摻雜二氧化鈦及銀氧化鎢薄膜

二氧化鈦圖片

氧化鎢薄膜自被發現具有電致變色性質以來,受到了廣泛的研究。但是單質薄膜的致色性能目前仍然無法達到實用的要求,因此很多研究者對電致變色薄膜進行了諸多的摻雜研究,以期改善電致變色薄膜的致色性能。

有報導提出二氧化鈦薄膜在基於氧化鎢薄膜的電致變色器件中作為離子導體層來使用,因此將其摻入氧化鎢薄膜中,不會對離子的注入與抽取產生不利的影響。而大多研究者採用溶膠-凝膠法製備二氧化鈦摻雜的氧化鎢薄膜,但存在成膜品質較差、易開裂以及摻雜量有限等問題。Bayati等的工作指出,二氧化鈦與氧化鎢具有很好的共溶性,但很少有採用物理方式直接將二氧化鈦摻雜到氧化鎢電致變色薄膜中的報導。

使用物理方法將二氧化鈦以插入層和共生的方式摻雜到氧化鎢薄膜中,研究了不同摻雜方式及不同結構的各樣品的形貌,環境穩定性及電致變色性能。嘗試在氧化鎢薄膜的外層加鍍二氧化鈦對薄膜進行保護,以抑制氧化鎢薄膜與大氣環境的相互作用。由於氧化銦錫(ITO)玻璃會因為電化學測試過程中的金屬化還原效應而使薄膜的透射率減小,為此在ITO玻璃上鍍制一薄層二氧化鈦用以對導電層進行保護。為進一步提高薄膜的電致變色性能,將銀納米層置入複合氧化鎢薄膜體系,取得了良好的效果。

對單純氧化鎢薄膜、分層摻雜以及共生摻雜的複合氧化鎢薄膜,透射率曲線的環境穩定性能逐步提高。薄膜的粗糙度隨著二氧化鈦的摻雜及銀層的置入而變大。由於摻雜二氧化鈦的存在,使得WO6八面體結構會被TiO6取代,導致聚陰離子的結構無序,使摻雜薄膜具有穩定的非晶態,增大了薄膜內W4+ 的含量;同時粗糙度的增大增強了鋰離子的注入能力,從而提高了薄膜的致色效率。此外由於銀層採用磁控濺射方法鍍制,增強了薄膜與基底的附著力,結構更加穩定。銀層的置入也起到了提高了共生薄膜的電致變色效率的作用,相對單層氧化鎢薄膜致色效率平均提高了52.85%。