【摘 要】
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电致变色是指通过外加电流或者电压的条件下,随着阳离子的嵌入/脱出,材料颜色可由某种状态逐渐过渡到其他状态,通过交换电场或电流方向之后,材料颜色状态能稳定可逆的现象。WO3作为目前使用最普遍能发生电致变色现象的材料,在光学性能和电化学性能方面具有优异的表现,利用WO3薄膜研制的无机全固态电致变色器件同时也具备光学调制幅度大、成本低、循环稳定性好等方面的优点。但是在制备WO3薄膜及器件存在许多生产工艺
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电致变色是指通过外加电流或者电压的条件下,随着阳离子的嵌入/脱出,材料颜色可由某种状态逐渐过渡到其他状态,通过交换电场或电流方向之后,材料颜色状态能稳定可逆的现象。WO3作为目前使用最普遍能发生电致变色现象的材料,在光学性能和电化学性能方面具有优异的表现,利用WO3薄膜研制的无机全固态电致变色器件同时也具备光学调制幅度大、成本低、循环稳定性好等方面的优点。但是在制备WO3薄膜及器件存在许多生产工艺和技术方面的问题,是制约电致变色技术实际使用和市场化发展的关键因素。本文详细研究了磁控溅射法制备WO3薄膜,并探讨了制备过程中不同参数（溅射功率、氧氩流量比、工作气压）对于WO3薄膜的微观形貌、光学性能和电化学性能的影响。首先通过预实验得到所用参数的制备范围,然后通过对制备薄膜进行沉积速率测试、透过率测试、表面形貌测试、电化学性能测试。通过研究,成功获得了薄膜最佳的制备参数,在溅射功率为175 W,工作气压为2.0 Pa,氧氩流量比为60:20。对该参数条件下制备的薄膜透过率变化幅度高达66%,最大透过率为85%,着色/褪色时间均在10 s以内（9.6 s/6.4 s）。对薄膜进行电化学性能测试,表明薄膜有较好的电致变色性能且稳定性较好。其次,本文通过退火实验制备了晶态的WO3薄膜,探究了晶态WO3薄膜对光学性能和电致变色性能的影响规律。实验通过对比发现,非晶态的WO3薄膜的光调制范围能力更加优异,且薄膜具有的初始透过率更高,电致变色速率更加的迅速。对非晶态的WO3薄膜进行热处理到400℃可将非晶态薄膜转变为单斜晶态薄膜,由于退火处理会使薄膜的内部结构变得更加致密,会有少量的Li+深层进入薄膜内部,薄膜的着色程度会更深,但是退火处理会减少Li+的传输通道,造成循环伏安性能下降。通过对晶态薄膜进行电化学性能测试,双电位循环1500次薄膜的电流密度趋于稳定,稳定性优于非晶态薄膜。最后,采用实验最佳制备工艺条件下制备的WO3薄膜,在此基础上制备Li PON电解质薄膜,并组装了全固态电致变色器件,通过测试在波长550 nm处该器件的透过率变化高达50.6%,基本上能满足器件的透过率变化幅度。但是受固体电解质Li+传导能力的限制,器件的响应速率较慢,在循环伏安特性方面具有一定的电化学活性。
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