掺杂二氧化钛及银氧化钨薄膜

二氧化钛图片

氧化钨薄膜自被发现具有电致变色性质以来,受到了广泛的研究。但是单质薄膜的致色性能目前仍然无法达到实用的要求,因此很多研究者对电致变色薄膜进行了诸多的掺杂研究,以期改善电致变色薄膜的致色性能。

有报道提出二氧化钛薄膜在基于氧化钨薄膜的电致变色器件中作为离子导体层来使用,因此将其掺入氧化钨薄膜中,不会对离子的注入与抽取产生不利的影响。而大多研究者采用溶胶-凝胶法制备二氧化钛掺杂的氧化钨薄膜,但存在成膜质量较差、易开裂以及掺杂量有限等问题。Bayati等的工作指出,二氧化钛与氧化钨具有很好的共溶性,但很少有采用物理方式直接将二氧化钛掺杂到氧化钨电致变色薄膜中的报道。

使用物理方法将二氧化钛以插入层和共生的方式掺杂到氧化钨薄膜中,研究了不同掺杂方式及不同结构的各样品的形貌,环境稳定性及电致变色性能。尝试在氧化钨薄膜的外层加镀二氧化钛对薄膜进行保护,以抑制氧化钨薄膜与大气环境的相互作用。由于氧化铟锡(ITO)玻璃会因为电化学测试过程中的金属化还原效应而使薄膜的透射率减小,为此在ITO玻璃上镀制一薄层二氧化钛用以对导电层进行保护。为进一步提高薄膜的电致变色性能,将银纳米层置入复合氧化钨薄膜体系,取得了良好的效果。

对单纯氧化钨薄膜、分层掺杂以及共生掺杂的复合氧化钨薄膜,透射率曲线的环境稳定性能逐步提高。薄膜的粗糙度随着二氧化钛的掺杂及银层的置入而变大。由于掺杂二氧化钛的存在,使得WO6八面体结构会被TiO6取代,导致聚阴离子的结构无序,使掺杂薄膜具有稳定的非晶态,增大了薄膜内W4+ 的含量;同时粗糙度的增大增强了锂离子的注入能力,从而提高了薄膜的致色效率。此外由于银层采用磁控溅射方法镀制,增强了薄膜与基底的附着力,结构更加稳定。银层的置入也起到了提高了共生薄膜的电致变色效率的作用,相对单层氧化钨薄膜致色效率平均提高了52.85%。