摻雜鉭氧化鎢薄膜

鉭圖片

WO3具有優異的電致變色性能,如著色效率高、可逆性好、記憶時間長等,在電致變色材料及器件的研究中佔有重要的地位。然而,WO3在質子型電解質中會發生溶解,從而限制了其在以質子型電解質為傳導層的電致變色器件中的應用。研究表明,納米複合氧化物電致變色材料可以提高器件的穩定性,縮短回應時間,延長器件壽命。Ta2O5具有優異的離子和質子導電特性,而且在很寬的波長範圍具有極好的透明性,並具有良好的熱穩定性、機械穩定性和化學穩定性,常用于全固態電致變色器件中的電解質層或保護層材料。因此,將Ta2O5與WO3相複合,可以結合兩種材料的優勢,實現更高的機械和化學相容性,從而提高器件的穩定性和壽命。

Shim等報導了W-Ta氧化物納米複合薄膜具有比單一WO3薄膜更優越的電化學穩定性和質子傳導性能。Ta摻雜對提高氧化鎢薄膜的電致變色性能、迴圈穩定性能和抗酸腐蝕性能方面有明顯作用,但是摻雜量必須控制在一定範圍內。Ta摻雜量為5%-10%時,W1-xTaxO3薄膜的光學調製和著色效率會有一定的提高;摻雜量為15%時W1-xTaxO3薄膜的電致變色性能基本與未摻雜的WO3薄膜相當;繼續增加Ta摻雜量,則造成過度摻雜,會對薄膜的微觀結構和電致變色性能造成不利影響。這可能是因為適量摻雜可以調節薄膜的微觀結構,使薄膜中的裂紋減少,表面更為均勻;但當摻雜過度時,薄膜太過緻密,甚至出現表面顆粒團聚凸起的現象,影響了薄膜的多孔性和均勻性,阻礙了離子在薄膜中的遷移和擴散。另外,過量鉭摻雜使得該氧化物的電子導電性大大降低,而氧化鎢薄膜的著/退色性能是通過電子和質子的共同注入/抽出實現的,電子導電性的大幅度降低制約了質子的傳輸性能,因此薄膜