纳米晶掺杂WO3/ITO复层薄膜制备及电致变色性能研究

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电致变色玻璃是一种在电场作用下可以发生着色与褪色的功能镀膜玻璃,其由透明导电层、电致变色层及电解质三部分组成。因独特的变色性能使该玻璃在节能窗、汽车后镜、显示器件等领域有广阔的应用前景。然而,目前常见的电致变色器件电致变色响应慢、着色效率低、调制太阳光谱频段窄等问题严重制约着电致变色玻璃的广泛应用。其中,透明导电层光电综合性能不高和电致变色层变色性能低是导致该问题的主要原因。本文研究了具有(400)生长取向、光电性能优良的ITO薄膜及纳米In2O3掺杂WO3复层薄膜的电致变色材料,以期制备出性能较优的宽频调制电致变色器件,具体工作与成果如下:1.以In(N03)3·4.5H2O、SnC14·5H2O为出发原料,乙酰丙酮(AcAcH)为螯合剂,乙醇(EtOH)为溶剂,采用喷雾热解法在普通钠钙玻璃基板上沉积了ITO薄膜,研究添加剂AcAcH含量对ITO薄膜晶体结构、表面形貌、光电学性能的影响,制备出的ITO膜的电阻率为5.19×10-4n·cm,平均可见光透过率为81.4%;2.为了提高ITO薄膜的光电性能,本文以InC13·4H2O、SnCl4·5H20为出发原料,乙醇为溶剂,采用喷雾热解法在普通钠钙玻璃基板上沉积了 ITO薄膜,研究了溶胶中水含量对薄膜生长取向、表面形貌、光电性能的影响,制备出的(400)择优取向的ITO薄膜比随机取向ITO薄膜的导电性能高,其电阻率为3.86× 1 0-4Ω.cm,平均可见光透过率为81.2%;3、以WCl6为出发原料、.In(NO3)3·4.5H2O为掺杂剂、乙醇为溶剂,采用溶胶凝胶法在250℃的热处理温度下制备了纳米Iln2O3掺杂WO3薄膜,显微结构分析表明非晶WO3薄膜中弥散分布着具有7nm左右的ln2O3纳米晶,测试结果证明这些纳米晶增强了非晶WO3薄膜的着褪色能力、缩短了电致变色响应时间,同时实现了非晶WO3薄膜在可见-近红外波段的宽频独立调制功能;4、为W03电致变色薄膜实际应用打基础,本文以纳米In2O3掺杂非品氧化钨薄膜为工作电极、ITO玻璃基板为对电极、LiC1O4的碳酸丙烯脂溶液为电解液、沙林树脂为封装材料,自行组装了电致变色玻璃器件,通过自行设计的实用型驱动电路,制备了电致变色玻璃器件的有效应用。电致变色性能测试表明,该器件具有可见-近红外光电致变色能力,其着色时间为4s,褪色时间为2s;5、为进一步扩展W03薄膜的应用至半导体微电子领域,本文还探讨和发展.了一种WO3薄膜微细图形制备方法。以WC16、In(NO3)3·4.5H20为出发原料,2,2-吡啶(bpy)为化学修饰剂、乙醇为溶剂,制备了稳定的In2O3.掺杂WO3溶胶。由于W/bpy金属螯合物结构稳定的存在于ln2O3掺杂WO3溶胶中,使溶胶具有较好紫外感光特性,利用溶胶的这种感光性对In2O3掺杂WO3凝胶薄膜进行微细加工得到了无机的In203掺杂WO3微细图形。
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