WO3基电致变色器件的制备及性能研究

本文采用真空热蒸发法,在ITO基底上制备WO3薄膜,之后在空气气氛中对其进行了400℃,1 h的退火处理.SEM测试结果表明,退火后的WO3薄膜变得更为致密平整.将退火后的WO3薄膜,及通过溶胶凝胶法制得的TiO2-CeO2对电极薄膜和PC-PEO-LiClO4凝胶态电解质封装得到电致变色器件,以探索该退火处理对WO3薄膜电致变色性能的影响.结果表明,该WO3基电致变色器件在632.8 nm处的光学调制幅度达56.8;,记忆时间超过24 h,且具有良好的循环稳定性.本研究表明WO3薄膜的后期退火处理对制备高性能WO3基电致变色器件具有重要的意义.     

拓扑结构优化晶体网络实现WO3电致变色性能的提升

利用水热合成法,根据晶体生长特性,分别改变水热反应液中HCl和草酸的浓度,在旋涂有WO3种子层颗粒的FTO导电玻璃上,生长多尺度WO3晶体网络结构,即微米花1、微米花2以及微米海胆.利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)分析表征样品形貌特征以及晶体结构.最后利用电化学工作站表征WO3的电致变色性能.结果表明,在四种结构中微米海胆由于其有序的针状结构,有利于电解液离子在其中通透,使得离子能够在电场作用下,在纳米针之间较小的运输阻力和路径下定向脱嵌,导致更高的颜色对比度和更好的电致变色性能.     

纳米结构WO3薄膜气致变色特性研究进展及应用

三氧化钨(WO3)薄膜具有许多特性,是一种优良的致色材料.纳米结构WO3薄膜的着色效率高、可逆性好、响应时间短、光学调制高.综述纳米结构WO3薄膜的化学沉积法和物理沉积法.化学沉积法可制备出多孔、片状和特殊形貌纳米结构WO3薄膜.掠射角磁控溅射作为一种物理沉积方法,能够可控制备纳米柱状结构WO3薄膜.其次,介绍WO3薄膜的气致变色特性在气体传感器和智能窗等领域的应用.最后,对纳米结构WO3薄膜气致变色特性改善提出展望,并指出其目前存在的问题及未来发展趋势.     

高质量WO3薄膜的制备及其电致变色数码显示器件

本文首先探索热蒸发法制备高质量WO3薄膜的工艺参数,分别从基片类型,基片温度和蒸发速率三方面讨论和分析成膜的质量,获得在ITO玻璃基片最佳的蒸镀条件为蒸发电流为110 A,基片温度为250℃。其次,应用高质量WO3薄膜于全固态电致变色器件结构中,获得了良好的变色性能,实现逐段控制的数码显示效果。研究结果表明高质量WO3薄膜在电致变色器件,特别是双面显示器件方面具有潜在的应用前景。     

全薄膜电致变色元件的制备及其光学性能研究

采用磁控溅射法在单层玻璃基片上制备了由多层薄膜构成的电致变色元件,通过XRD、SEM等对薄膜及元件的晶体结构、表面形貌等进行了表征分析.采用可见光透射谱,研究了元件的电致变色性能.结果表明,较低的基片温度和较大的靶基距是采用磁控溅射制备电致变色元件的两个很重要的因素.所制备的全薄膜电致变色元件在处于漂白态和着色态时,对可见光的透过率分别达到了47.19;和15.67;,对光的透射率调节范围为31.52;.该全薄膜电致变色元件在电致变色智能窗领域具有较大的应用潜力.     

Ce3+掺杂TiO2薄膜材料的制备改性及电致变色研究

以钛酸四丁酯和冰乙酸为原料,加定量的Ce(NO3)3引入Ce3,采用溶胶-凝胶法和浸渍提拉镀膜法在ITO导电玻璃上制备Ce3+掺杂的TiO2薄膜.通过XRD、TG-DTA、SEM等手段对Ce3+掺杂TiO2粉末进行表征,使用电化学工作站对薄膜的电致变色性能进行测试,通过紫外-可见光分度计对薄膜进行检测.结果表明:掺杂Ce3+的浓度为2;,对薄膜的电致变色性能有较大的提高;掺杂越均匀,对薄膜的电致变色性能的影响越显著.     

纳米结构WO3/TiO2复合薄膜的制备及应用进展

WO3/TiO2复合薄膜具有许多特性,是一种优良的光电功能薄膜材料.利用先进的制膜技术获得性能优异的纳米结构WO3/TiO2复合薄膜,对提高光电器件的性能及应用具有重要意义.本文着重介绍了溶胶-凝胶法、水热法、电沉积法和磁控溅射法制备纳米结构WO3/TiO2复合薄膜.总结了纳米结构WO3/TiO2复合薄膜在电致变色智能窗、光催化技术、湿度传感器上的应用.最后,针对纳米结构WO3/TiO2复合薄膜现状提出了未来发展趋势.     

Pt表面修饰WO3纳米线薄膜对高浓度氢气传感性能的研究

本文采用热蒸发法合成了高结晶度的WO3纳米线薄膜,并利用溅射法把Pt纳米颗粒催化剂均匀溅射到纳米线的表面,形成Pt表面修饰WO3纳米线的复合纳米网络结构.气敏传感性能测试结果表明,在工作温度为100～140℃,Pt表面修饰的WO3纳米线薄膜对高浓度氢气具有响应度高(电阻变化率接近100;)、响应时间短(小于1.0s)、可重复性好等特点,能够有效地降低传感器的工作温度,解决高浓度探测时的饱和和失效问题,在工业生产中具有潜在的应用价值.     

水热生长时间对钼掺杂三氧化钨纳米棒阵列电致变色性能的影响

采用水热法,在不同水热生长时间条件下成功制备了钼掺杂三氧化钨纳米棒阵列.利用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱仪(EDS能谱)以及X射线衍射(XRD)系统研究了生长时间对于制备得到的纳米棒阵列的微观形貌和组成的影响.结果表明:随着时间的延长,钼掺杂三氧化钨纳米棒阵列的平均尺寸、生长密度和取向性均有一定程度的提高.另外,探讨了不同时间对其电致变色性能的影响规律.当生长时间为6h时,所得钼掺杂的三氧化钨纳米棒阵列具有较大的光学调制(65.3;)以及较高的着色效率(87.3 cm2/C).     

电沉积法制备Bi2S3薄膜研究

采用阴极恒电压法在ITO导电玻璃表面沉积了Bi2S3薄膜,利用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)对制备的薄膜进行了表征.研究了pH值、沉积时间、沉积液浓度等工艺因素对薄膜的影响.结果表明:电沉积制备Bi2S3薄膜的过程中,合适的Bi3+与S2O32-的浓度水平是至关重要的;在电沉积溶液pH=6.5,沉积时间为20 min,沉积电压为1 V,加入柠檬酸三钠作络合剂的情况下,得到沿(240)晶面生长良好的Bi2S3薄膜,薄膜组成均匀致密;增加沉积溶液pH值,薄膜的结晶程度逐渐提高,红外透过比提高.     

镓掺杂氧化锌透明导电薄膜的制备及其性能研究

采用射频磁控溅射方法在玻璃基片上制备了镓掺杂氧化锌(Ga∶ ZnO)透明导电薄膜,通过XRD、XPS、四探针仪和分光光度计等表征技术,研究了衬底温度对Ga∶ ZnO薄膜结构、组分、光学和电学性质的影响.结果表明:所有样品均为具有(002)择优取向的高质量透明导电薄膜,其晶体结构和光电性能与衬底温度密切相关.当衬底温度为673 K时,所制备的Ga∶ ZnO薄膜具有最大的晶粒尺寸(72.6 nm)、最低的电阻率(1.3×10-3Ω·cm)、较高的可见∶ZnO薄膜的光学能隙,结果显示随着衬底温度的升高,薄膜的光学能隙单调增加.     

溅射功率和溅射时间对Mg2Si纳米晶薄膜结构和电阻率的影响

采用射频磁控溅射在蓝宝石衬底上制备了Mg₂Si纳米晶薄膜,研究了Mg₂Si烧结靶溅射功率(90~140 W)及溅射时间(10~60 min)对Mg₂Si薄膜的结构和电阻率的影响。结果表明:随着溅射功率增加,样品的XRD衍射峰逐渐增强;但当功率超过100 W时,样品中出现了偏析出来的单质Mg。随着溅射时间增加,样品的XRD强度先增强后减弱,溅射时间为40 min时,样品的XRD衍射峰最强;继续增加溅射时间,样品中出现微弱的MgO衍射峰。所有样品均呈现出Mg₂Si晶体的特征拉曼峰,即256 cm^-1附近的F_2g模及347 cm^-1附近的F_1u(LO)模。随着溅射功率增加,样品的电阻率减小;随着溅射时间增加,样品的电阻率先减小后增大,溅射时间为40 min时,样品的电阻率最小。     

Structure and Optical Properties of dc Reactive Magnetron Sputtered Zinc Oxide Films

Zinc oxide films were deposited on glass substrates in argon and oxygen atmosphere by dc reactive magnetron sputtering using a metallic zinc target. The influence of oxygen pressure and substrate temperature on the structure and optical properties of the films were systematically investigated and optimised the deposition parameters to prepare single phase zinc oxide films with preferred (002) orientation. At an optimum oxygen pressure of 1x10^-3 mbar and substrate temperature of 663 K, the films exhibited an optical transmittance of 83% with a band gap of 3.28 eV.     

碱金属掺杂ZnO薄膜发光性能研究

采用固相反应法制备了不同比例的碱金属掺杂ZnO靶材,并利用磁控溅射法在Si(111)基片上制备不同温度下生长的c轴择优取向ZnO薄膜.通过XRD、AFM和荧光光谱(PL谱)研究了掺杂元素和掺杂比例对薄膜结构和发光特性的影响.结果表明,掺杂未改变ZnO的结构,薄膜具有很好的c轴择优取向.室温下用325 nm的氙灯作为激发光源得到不同样品的 PL 谱,分析表明,紫外发光峰来源于自由激子的复合辐射与带间跃迁,蓝绿发光峰与锌缺陷和氧缺陷有关.此外还探讨了紫外发光峰红移的可能机理.     

衬底温度对直流反应磁控溅射法制备的N掺杂p型ZnO薄膜性能的影响

利用直流反应磁控溅射法(纯金属锌作为靶材,Ar-N2-O2混合气体作为溅射气体)在石英玻璃衬底上制备了N掺杂p型ZnO薄膜.通过XRD、Hall和紫外可见透射谱分别研究了衬底温度对ZnO薄膜结构性能、电学性能和光学性能的影响.XRD结果显示所有制备的薄膜都具有垂直于衬底的c轴择优取向,并且随着衬底温度的增加,薄膜的晶体质量得到了提高.Hall测试表明衬底温度对p型ZnO薄膜的电阻率具有较大影响,400℃下生长的p型ZnO薄膜由于具有较高的迁移率(1.32 cm2/Vs)和载流子浓度(5.58×1017cm-3),因此表现出了最小的电阻率(8.44Ω·cm).     

ZAO透明导电薄膜微观结构和光电性能的研究

以ZnAl2O4陶瓷靶为靶材,采用射频磁控溅射法制备了掺铝氧化锌(ZAO)透明导电薄膜,通过XRD、SEM、四探针仪和分光光度计等测试,研究了沉积温度对薄膜结构、形貌、力学和光电性能的影响.结果表明:ZAO具有(002)择优取向的六角纤锌矿结构,沉积温度对薄膜性能具有明显影响,当温度位于370～ 400℃区间时,薄膜的结晶质量较好、电阻率较低、可见光波段的平均透射率较高,其品质因数大于1.20×10-2S,具有良好的光电综合性能.同时基于透射光谱计算了ZAO薄膜的光学常数,并用有效单振子理论解释了薄膜的折射率色散关系.     

HfO2薄膜反应磁控溅射沉积工艺的研究

采用纯铪(Hf)金属靶,在氧和氩反应气氛中进行了HfO2薄膜反应磁控溅射沉积,研究了电源功率、O2/Ar比例和工作气压对薄膜组成及薄膜沉积过程的影响.对制备的HfO2薄膜进行了退火处理,利用X射线衍射仪(GIXRD)、红外波谱仪(FT-IR)和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)表征了退火前后HfO2薄膜的显微结构、组织组成及红外透过性能.采用胶带测试测定了HfO2薄膜的附着性能.本研究得到了优化的沉积工艺参数.     

硫化时间对CuInS2薄膜微结构的影响

采用磁控溅射技术在镀Mo玻璃基片上沉积Cu-In金属预制膜后在N2气氛下硫化制备CuInS2薄膜。研究热处理硫化时间对CuInS2薄膜的表面形貌和晶相结构性能的影响。利用场发射扫描电镜(FE-SEM)、X射线衍射(XRD)和Raman光谱等测试手段对薄膜的表面形貌和晶相结构进行表征。实验结果表明,采用磁控溅射金属预制膜经适当的时间硫化所制备的CuInS2薄膜为黄铜矿结构,随着硫化时间的增加,CuInS2薄膜的晶粒的形貌由球形结构向片状结构转化,并且硫化时间越长,所得薄膜的结晶性能越好,但过长的硫化时间会生成Cu-Au相而导致薄膜质量的劣化。     

AlN薄膜择优取向生长机理及制备工艺

不同择优取向的AlN薄膜具有不同的物理化学性质和应用,其择优取向生长机理主要包括热力学的"能量最小化"理论和动力学的"选择进化"理论.在众多的制备方法中,通过控制工艺参数可以沉积出不同择优取向的A1N薄膜,各工艺参数对其择优取向的影响取决于沉积粒子到达衬底前携带能量的大小,它们引起的各晶面生长速率的竞争,其结果表明,择优取向晶面是该沉积条件下生长速率最快的晶面.在诸多工艺参数中,靶基距、离子束轰击是控制AlN薄膜择优取向的最重要工艺参数,靶基距增大容易得到(100)晶面择优取向的AlN薄膜,而一定范围内离子束轰击能量和轰击角度的增大会促进(002)晶面择优取向生长.     

纳米Ge薄膜的制备及光致发光特性研究

采用直流磁控溅射技术在不同生长温度制备了一系列的Ge薄膜.应用拉曼散射、X射线衍射、光致发光等技术表征薄膜的结构.结果表明:Ge薄膜的结晶温度约为380℃,并且随着生长温度的升高,Ge的结晶性变好,晶粒长大;对不同尺寸Ge薄膜的光致发光研究表明:随着纳米Ge晶粒尺寸的减小,光致发光峰的相对强度逐渐增强,且发光峰位发生蓝移.用有效质量近似模型讨论了量子尺寸效应和介电限域效应对纳米Ge颗粒发光特性的影响.