中频孪生磁控溅射WO3薄膜及变色性能研究

采用先进的中频孪生非平衡磁控溅射技术,以金属钨为靶材,制备非晶态WO3电致变色薄膜。用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外分光光度计等测试手段分析薄膜的结构、表面形貌、成分以及透射光谱特性。研究了氧气流量比及热处理温度对WO3薄膜变色性能的影响。结果表明,中频孪生非平衡磁控溅射技术是制备WO3变色薄膜的一种有效方法;室温条件下沉积获得的原始态薄膜为非晶态WO3;提高氧气流量比和适当热处理温度能有效改善薄膜的电致变色性能。实验中在较高氧气流量比,200℃热处理条件下制备的薄膜在380~780 nm的可见光范围内着色态和褪色态平均透光率差值高达50%以上,表现出较好的电致变色性能。     

WO3/Ag复合薄膜的制备及其电致变色性能

通过水热法在导电玻璃上合成WO_3纳米块,利用电沉积技术在WO_3纳米块上负载不同含量(20 s、50 s、80 s)的Ag纳米粒子,成功制备出WO_3/Ag复合薄膜.通过X射线衍射分析、扫描电子显微镜与能谱对WO_3/Ag复合薄膜进行表征,利用电化学测试与光谱测试,得到电致变色可逆性、响应时间、着色效率和光谱透过率等参数,并对其电致变色性能进行分析.结果表明,对比单一WO_3纳米块薄膜的电致变色性能,WO_3/Ag复合薄膜的电致变色性能显著增强.同时研究了不同Ag纳米粒子含量对WO_3/Ag复合薄膜电致变色性能的影响,研究表明沉积50 s的WO_3/Ag复合薄膜具有最优异的电致变色性能.     

液氮冷却法全无机智能窗器件的制备及其性能研究

为降低溅射过程中摹片温度的上升,进而成功制备非晶多孔、纳米微晶态电致变色薄膜和非晶态离子导电薄膜,介绍了一种配置于磁控溅射设备的液氮冷却装置.利用该装置制备了由WO3、NiOx和LiNbO3 薄膜组成的单基片全无机电致变色智能窗器件.采用分光光度计对该器件的电致变色性能进行了测试,并计算了它的漂白和着色态在400 nm到800 nm波长范围内的平均透射率.实验结果表明,经过50次循环后,该器件的漂白和着色态的平均透射率分别为61.5%和5.5%.X射线衍射和扫描电镜(SEM)图像显示,组成该器件的WO2、NiOx和LiNbO3薄膜分别为非晶多孔、纳米微晶和非晶态结构.     

纳米WO3块体材料的电致变色效应

WO3薄膜能够通过电、光、热变色.实验发现纳米WO3块材具有明显的常规块材不具有的电致变色特性，即当样品中有电流通过时，样品从负极到正极颜色由黄色变为深蓝色.变色前后样品的显微形貌和相结构都没有明显变化.x射线光电子能谱说明变色后的样品中出现了低价的钨离子(W5+).根据实验结果，变色过程被认为是一种电子注入效应.纳米样品中的高价钨离子(W6+)因为纳米材料的表面效应而具有足够大的活性，能与电子结合生成低价的离子，从而使样品变色. 关键词： WO3块材 纳米材料 电致变色     

TiO_2/MoO_3复合薄膜的制备及其电致变色性能研究

在导电玻璃上水热生长TiO_2纳米线,随后利用电沉积技术涂覆MoO_3薄膜,制备出TiO_2/MoO_3复合薄膜.通过X射线衍射、扫描电子显微镜表征证实了TiO_2/MoO_3复合薄膜的形成.利用电化学测试方法,在LiClO_4/PC溶液中对Li+的注入/抽出进行了研究,采用紫外可见分光光度计对薄膜着色、退色状态的光透过率进行测试.得到了切换时间、循环可逆性、光调制和着色效率等参数.对其电致变色性能进行分析,分析表明,与单一TiO_2和MoO_3薄膜的电致变色性能相比,复合薄膜的电致变色性能有明显增强.同时研究了不同厚度MoO_3薄膜对复合薄膜变色性能的影响,研究表明沉积6个循环MoO_3薄膜的TiO_2/MoO_3复合薄膜具有最佳的电致变色性能.     

染料敏化TiO2/WO3薄膜电池的光电变色

用光电化学方法研究了染料Ru(П) (4, 4′di COOEt 2, 2′bpy)2 (2, 2′bpy 4, 4′di CONH L tyrosineethylester) (PF6)2 (简写为Ru4)敏化TiO2 纳米结构电极的光电转换过程,同时,在导电玻璃上电沉积得到WO3 薄膜.结果表明,染料敏化的TiO2 多孔膜具有光电转换性能, WO3 薄膜具有良好的电致变色效应,将前者与电沉积得到的WO3 薄膜组成电池,在白光照射下可产生显著的颜色变化,有望用于自供电源的电色灵巧窗(Self poweredsmartwindow).     

纳米WO_3块体材料的电致变色效应

WO3薄膜能够通过电、光、热变色 .实验发现纳米WO3块材具有明显的常规块材不具有的电致变色特性 ,即当样品中有电流通过时 ,样品从负极到正极颜色由黄色变为深蓝色 .变色前后样品的显微形貌和相结构都没有明显变化 .x射线光电子能谱说明变色后的样品中出现了低价的钨离子 (W5 ) .根据实验结果 ,变色过程被认为是一种电子注入效应 .纳米样品中的高价钨离子 (W6 )因为纳米材料的表面效应而具有足够大的活性 ,能与电子结合生成低价的离子 ,从而使样品变色     

旋涂法制备WO3薄膜电致变色性能

"智能窗"大规模推广顺应可持续发展潮流,三氧化钨(WO_3)是生产"智能窗"的一种重要电致变色材料,但调控WO_3薄膜电致变色性能机制仍待进一步研究。采用旋涂法制备WO_3薄膜,重点研究了溶液浓度和旋涂次数对调控WO_3薄膜电致变色性能的影响。通过表面轮廓仪测量薄膜厚度,X射线衍射(XRD)测量薄膜结晶情况,原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM)分析薄膜表面形貌,光谱仪测量薄膜初始态、着色态和褪色态的透射率。实验结果表明,随着溶液浓度增加(0. 2～1. 0 mol/L),薄膜厚度从9. 7 nm增加到33. 3 nm,透射率调制能力从0%提升到37. 0%;多次旋涂薄膜厚度线性增长,线性拟合优度(R~2)达0. 98,5次旋涂后透射率调制能力达51. 3%。改变溶液浓度和旋涂次数都是调控薄膜透射率调制能力的有效手段,精准调控薄膜透射率调制能力对设计不同应用场景的电致变色器件具有重大意义。     

全固态塑料电致变色器件

电致变色器件是一种典型的光学薄膜和电子学薄膜相结合的光电子薄膜器件,能够在外加低压驱动的作用下实现可逆的色彩变化。将电致变色材料制备在塑料衬底上,将极大地推动电致变色器件的应用。讨论了全固态塑料电致变色器件的制备工艺和电致变色特性,通过采用低压反应离子镀工艺分别在ITO塑料衬底上制备了WO3和NiO电致变色薄膜。采用高分子聚合物MPEO-LiClO4作电解质,制备plastic/ITO/WO3/MPEO-LiClO4/NiO/ITO/plastic透射型全固态塑料电致变色器件。在二电极电池石英盒中采用恒电位方式测试全固态塑料电致变色器件的电致变色特性,驱动电压为±3V。采用分光光度计直接测试透射光谱的变化,测试范围为300～900nm,经过十几次循环后达到稳定的变色,变色调制范围达到30%左右,器件样品显示出均匀深蓝色的电致变色效果。实验结果证明了所提出的全固态塑料电致变色器件的制备工艺的可行性。     

用作电致变色器件的LiNbO_3离子导体薄膜的研究

采用射频溅射方法制备用作电致变色器件的ＬｉＮｂＯ３薄膜，利用频率外推法和Ｗａｎｇｎｅｒ极化法对所沉积的ＬｉＮｂＯ３离子导体薄膜的离子电导率进行了测试和计算，给出了薄膜的光谱特性，分析和讨论了薄膜制备工艺对薄膜结构和离子电导率的影响和作用。     

磁控溅射制备纳米TiO2半导体薄膜的工艺研究与光谱分析

通过射频反应磁控溅射在玻璃基片上制备TiO2薄膜。采用X射线衍射仪和Raman光谱仪研究退火温度对薄膜晶体结构的影响;还探讨了磁控溅射氧分压对薄膜性能的影响。结果表明：磁控溅射制备的薄膜在不同温度下退火。300℃退火时薄膜没有结晶;400℃退火出现锐钛矿结构;500℃退火后薄膜锐钛矿结构更完善,（101）方向开始优先生长,是因为锐钛矿结构更完整。随着退火温度的升高晶粒长大拉曼光谱出现红移,拉曼光谱所反应的锐钛矿信息增强,500℃退火时197cm-1出现了Eg振动模式。和标准的单晶TiO2体材料相比,拉曼峰位置都略有红移是纳米量子尺寸效应造成的。氩氧比分别为9∶1、7∶3和6∶4溅射制备的薄膜通过400℃退火后的XRD衍射谱没有明显的区别,但拉曼光谱显示氩氧比为7∶3时结晶要完善些。     

氧离子注入纳米金刚石薄膜的微结构和电化学性能研究

在纳米金刚石薄膜中注入剂量为1012cm-2的氧离子,并进行700,800,900和1000?C的真空退火处理,系统研究薄膜的微结构和电化学性能结果表明,氧离子注入未退火(O120)和氧离子注入1000?C退火(O121000)电极的电势窗口分别为4.60 V和3.61 V,远大于其他电极的电势窗口,并且这两个样品的电极传质效率较高,说明氧离子注入和高温退火有利于提高电极的传质效率.红外光谱测试表明,样品O120和O121000的表面没有碳氢基团终止层,而其他样品均含有氢终止层,说明氧离子注入和高温退火破坏了薄膜表面含碳氢基团的氢终止层,提高了薄膜的电化学性能Raman光谱测试结果表明,金刚石含量较高、内应力较小和非晶石墨相无序化程度较大的样品具有较好的电化学性能;并且薄膜晶界处的非晶碳的团簇数量或者尺寸减小,样品的电化学性能提高.     

二氧化钒薄膜的低温制备及其性能研究

针对VO₂薄膜在微测辐射热计上的应用，采用射频反应溅射法，在室温下制备氧化钒薄膜；研究了氧分压对薄膜沉积速率、电学性质及成分的影响.通过调节氧分压，先获得成分接近VO₂的非晶化薄膜，再在400℃空气中氧化退火，便可制得高电阻温度系数，低电阻率的VO₂薄膜，电阻温度系数约为-4%/℃，薄膜方块电阻为R_□为100—300kΩ；薄膜在室温下沉积，400℃下退火的制备方法与微机电加工(micro electromechanic 关键词： 二氧化钒 电阻温度系数 氧分压 射频反应溅射法     

Effects of oxygen partial pressure on optical properties of NiOX films deposited by reactive DC-magnetron sputtering

The influence of oxygen partial pressure on the optical properties of NiOX thin films deposited by reactive DC-magnetron sputtering from a nickel metal target in a mixture gas of oxygen and argon was presented.With the oxygen ratio increasing, the reflectivity of the as-deposited films decreased, and optical band gap increased. Thermogravimetric analysis (TGA) showed that the decompose temperature of the films was above 250 ℃. After annealed at 400 ℃, only films deposited at 5% O2/Ar ratio showed high opticalcontrast which was about 52%. Scanning electron microscope (SEM) results revealed that the changes ofsurface morphology were responsible for the optical property variations of the films after annealing. Itsthermal stability and high optical contrast before and after annealing made it a good potential write-onceoptical recording medium.     

非晶纳米过氧聚钨酸的Raman谱、热稳定性及UV-Vis光吸收特性

过氧聚钨酸是通过化学途径合成各种纳米结构氧化钨的重要前驱物之一。本文以双氧水(H₂O₂)、钨粉(W)和无水乙醇为原料合成了过氧聚钨酸溶胶,随后在常温下长时间放置,直至自然凝固,并在120 ℃干燥3 h后得到最终的深黄色胶状固体。利用XRD、SEM、Raman谱、TG/DSC分析和UV-Vis谱等分别考察了样品的成分结构、热稳定性和UV-Vis光吸收特性。宽的XRD峰表明样品是非晶结构,明显峰位的高斯型拟合表明样品是氧化钨与水合氧化钨的复合物。SEM表明样品呈纳米颗粒状(50～100 nm)和片层状形貌(厚约50 nm)。宽而明显的Raman峰的高斯型拟合进一步表明样品是非晶氧化钨和水合氧化钨的复合物,不仅拥有非常明显的O—W—O对称伸缩、非对称伸缩和WO振动,而且伴有O—W—O对称弯曲、非对称弯曲及吸附水的振动模式。TG/DSC分析表明过氧聚钨酸凝胶固体在120～500 ℃范围内存在四个不同的热力学过程：(Ⅰ)过氧聚钨酸凝胶固体的缓慢晶化(120～165 ℃);(Ⅱ)H₂O₂的分解和H₂O的去吸附(165～236 ℃);(Ⅲ)水合氧化钨的快速分解(236～287 ℃);(Ⅳ)最终产物WO₃的晶化和相变(287～500 ℃)。UV-Vis谱表明样品在350～600 nm范围存在一个明显的带边吸收,其光学带隙约2.25 eV,明显低于当前已报道的WO₃和H₂WO₄的带隙值(2.45～3.50 eV)。存留在复合物中的水分子、氧缺陷以及结构性畸变应该是导致其拥有较窄带隙的关键因素。     

Microstructure and photoluminescence of Er-doped SiOx films synthesized by ion beam assisted deposition

Er-doped SiO_x films were synthesized at 500℃ by ion beam assisted deposition technique and annealed at 800 and 1100℃ for 2h in the air atmosphere. The analysis by using energy dispersive x-ray spectroscopy showed that the ratio of Si to O decreased from 3 in the as-deposited films to about 1 in the annealed films. The investigation by using transmission electron microscopy and x-ray diffraction indicated that annealing induces a microstructure change from amorphous to crystalline. The grain sizes in the films were about 10 and 40nm when annealed at 800 and 1100℃, respectively. The films annealed at temperatures of 800 and 1100℃ exhibited a sharp photoluminescence (PL) at 1.533μm from the Er centres when pumped by 980nm laser. The influence of microstructure and grain size on the PL from Er-doped SiO_x films has been studied and discussed.     

超高温度系数V0.97W0.03 O2多晶薄膜的制备研究

将V₂O₅粉体与WO₃粉体均匀混合并压制成靶，用离子束增强沉积加后退火技术在SiO₂衬底上制备掺钨VO₂多晶薄膜.X射线衍射表明，薄膜取向单一，为VO₂结构的［002］相,晶格参数d比VO₂粉晶增大约0.34%；薄膜从半导体相向金属相转变的相变温度约28；室温(300 K)时的电阻-温度系数(TCR)可大于10%/K，是目前红外热成像薄膜TCR的四倍.W离子的半径大于V离子的半径，W的掺入在薄膜中引入了张应力,使薄膜相变温度降低到室温附近，是IBED V_0.97W_0.03O₂薄膜的室温电阻温度系数提高的原因. 关键词： 二氧化钒薄膜 薄膜掺杂 离子束增强沉积     

高压退火对0.65PMN-0.35PT薄膜结构、形貌及电学性能的影响

利用射频磁控溅射技术在LaNiO₃/SiO₂/Si(100)基底上制备了厚 度约为250 nm的0.65PMN-0.35PT(PMN-PT)薄膜. 研究高压氧氛围退火方式对PMN-PT薄膜晶体结构、形貌以及电学性能的影响. 经过XRD测试发现,在高压氧气氛围中, 温度为400℃下退火后的PMN-PT薄膜具有纯的钙钛矿相结构, 具有完全的(100)择优取向, 且衍射峰尖锐, 表明经过高压退火后的薄膜结晶极为充分. SEM表面形貌测试结果显示, 经高压退火处理的PMN-PT薄膜表面呈现出棒状或泡状的形貌. 铁电性能测试表明: 氧气氛围压强4 MPa, 退火时间4h的PMN-PT薄膜样品具有较好的铁电性能, 其剩余极化强度P_r达到10.544 μC/cm², 且电滞回线形状较好, 但漏电流较大, 这可能是由于其微结构所导致.同时介电测试发现: PMN-PT薄膜样品具有极好的介电性能, 其在1 kHz下测试的介电常数ε_r达到913, 介电损耗tgδ 较小, 仅为0.065. 关键词： 射频磁控溅射 高压退火 0.65PMN-0.35PT 介电     

Correlation between lithium storage and diffusion properties and electrochromic characteristics of WO3 thin films

As essential electrochromic(EC) materials are related to energy savings in fenestration technology,tungsten oxide(WO3) films have been intensively studied recently.In order to achieve better understanding of the mechanism of EC properties,and thus facilitate optimization of device performance,clarification of the correlation between cation storage and transfer properties and the coloration performance is needed.In this study,transparent polycrystalline and amorphous WO3 thin films were deposited on SnO2:F-coated glass substrates by the pulsed laser deposition technique.Investigation into optical transmittance in a wavelength range of 400-800 nm measured at a current density of 130 μA·cm-2 with the applied potential ranging from 3.2 to 2.2 V indicates that polycrystalline films have a larger optical modulation of ～ 30% at 600 nm and a larger coloration switch time of 95 s in the whole wavelength range compared with amorphous films(～ 24% and 50 s).Meanwhile,under the same conditions,polycrystalline films show a larger lithium storage capacity corresponding to a Li/W ratio of 0.5,a smaller lithium diffusion coefficient(2×10-12cm2·s-1 for Li/W=0.24) compared with the amorphous ones,which have a Li/W ratio of 0.29 and a coefficient of ～2.5×10-11cm2·s-1 as Li/W=0.24.These results demonstrate that the large optical modulation relates to the large lithium storage capacity,and the fast coloration transition is associated with fast lithium diffusion.