快离子传输层薄膜的制备及其在EC器件中的应用研究

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作为一种光学调制器件,电致变色器件(ECD)在环保节能方面的应用价值已被大众所肯定。近十年全固态ECD的研究多围绕H+和Li+两种离子传输型器件。H+传输型ECD多采用H+的外部注入、气相掺杂H+以及含H+的凝胶等方式向快离子传输层提供传输离子,这些方法对器件中薄膜匹配性与长久稳定性是个不小的考验,气相掺杂过程不仅复杂且存在危险性。Li+传输型ECD的研究也存在相同的问题。虽有少部分研究已将固态锂离子电解质薄膜作为离子存储层引入全固态ECD,但由于忽略了器件内部的电子限制过程,因而获得的器件往往性能不佳。本论文使用反应磁控溅射方法制备了无机全固态互补型(IASSC)ECD的快离子传输层 TaOx薄膜,探索了溅射功率、沉积时间、反应气氛对薄膜物相结构、整体形貌及光学、电学性能的影响规律。发现溅射功率80W、氩氧流量比16:4及20 min的沉积时间所制得薄膜的综合性能最佳。选择LixTiyOz(LTO)作为Li+源,设计并制备了“LTO/TaOx”离子导电存储-传输复合结构。对基于LTO复合结构的光学性能进行测试,根据光学参数的计算与推导,得到复合结构的折射率色散曲线。在此基础上,制备基于LTO的IASSC-ECD,测试结果显示,ITO/NiOx/LTO/TaOx/WOx/iTO结构ECD拥有57.96%的光学调制(550nm)、13 s/14s的着色、漂白响应时间及稳定的循环寿命。将该类型ECD置于自然环境中一年时间,对ECD进行老化测试。发现其光学调制有所下降,着色态透射率升至29%。另外,分析了基于LTO结构ECD的电致变色动力学过程。此外,使用磁控溅射制备LixPyOz(LPO)薄膜。探索了各溅射工艺参数对薄膜物相结构、整体形貌及光学性能的影响规律。发现溅射功率80 W、纯Ar气氛及180 min沉积时间所制得的LPO薄膜综合性能最佳。制备基于LPO复合结构的ECD,测试结果显示器件具有61.25%的光学调制、10 s/11 s的着色、漂白响应时间及稳定的循环寿命。
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