Ti掺杂WO 3 薄膜的制备及其电致变色性能研究

发布时间：2023-01-26 04:20

　　电致变色玻璃可以主动调控玻璃的采光和遮阳性能,实现智能化,是建筑节能玻璃发展方向。相比其它电致变色材料,氧化钨因变色幅度大、着色效率高等优点而受到广泛关注。大的调制幅度、高的着色效率、低的驱动电压、优异的循环稳定性和环境耐久性等是电致变色材料用于大面积建筑智能窗必须满足的条件。但是普通的氧化钨不能同时满足以上要求。所以改善氧化钨变色循环稳定性等与电致变色相关的核心性能,是其适用于大面积电致变色智能窗的关键技术。本论文采用金属钨与钨钛合金靶材,通过脉冲直流反应磁控溅射的方法分别制备了WO₃与WO₃:Ti薄膜,通过X射线衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman）、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、X射线光电子能谱（XPS）、电化学工作站等分析测试手段,研究了薄膜厚度,和基片温度、氧气分压等镀膜工艺参数对薄膜晶体结构、表面形貌以及电致变色性能（调制幅度、响应时间、变色效率、循环寿命）等的影响;对比了WO₃薄膜掺杂Ti前后结构、表面形貌与性能的不同,阐述了Ti元素掺杂对氧化钨电致变色的影响机制。研究表明:WO

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 电致变色简介
        1.1.1 电致变色材料的发展历程
        1.1.2 电致变色材料的分类
        1.1.3 电致变色器件
    1.2 电致变色机理
        1.2.1 Deb模型
        1.2.2 电化学反应模型
        1.2.3 双注入模型
        1.2.4 小极化子模型
        1.2.5 Drude-like自由电子散射模型
    1.3 WO_3电致变色材料研究进展
        1.3.1 WO_3的结构与基本的物理化学性质
        1.3.2 WO_3薄膜的制备方法
        1.3.3 WO_3薄膜的研究进展
    1.4 课题的选题意义
第二章 实验内容
    2.1 实验设备与材料
        2.1.1 实验设备
        2.1.2 实验材料
    2.2 薄膜的结构与形貌分析
        2.2.1 表面轮廓仪
        2.2.2 拉曼光谱分析(Raman)
        2.2.3 X射线衍射分析(XRD)
        2.2.4 扫描电子显微镜(SEM)
        2.2.5 原子力显微镜(AFM)
        2.2.6 X射线光电子能谱(XPS)
    2.3 电致变色性能测试
        2.3.1 电化学测试工作站
        2.3.2 透射光谱分析
第三章 WO_3薄膜的制备及其性能研究
    3.1 薄膜厚度对结构、电致变色性能的影响
        3.1.1 样品制备
        3.1.2 XRD分析
        3.1.3 AFM分析
        3.1.4 薄膜的电致变色性能
        3.1.5 XPS分析
        3.1.6 小结
    3.2 不同基片温度对氧化钨薄膜结构与性能影响
        3.2.1 样品制备
        3.2.2 XRD分析
        3.2.3 拉曼光谱分析
        3.2.4 表面形貌分析
        3.2.5 薄膜的电致变色性能
        3.2.6 小结
第四章 WO_3:Ti薄膜的制备及其性能研究
    4.1 不同基片温度对WO_3:Ti薄膜结构与性能影响
        4.1.1 样品制备
        4.1.2 XRD分析
        4.1.3 拉曼光谱分析
        4.1.4 表面形貌分析
        4.1.5 薄膜的电致变色性能
        4.1.6 小结
    4.2 不同氧气分压对WO_3:Ti薄膜结构性能影响
        4.2.1 样品制备
        4.2.2 XRD分析
        4.2.3 拉曼光谱分析
        4.2.4 表面形貌分析
        4.2.5 薄膜的光学性能
        4.2.6 薄膜的电致变色性能
        4.2.7 小结
第五章 掺Ti对WO_3薄膜电致变色结构性能影响
    5.1 样品制备
    5.2 电致变色性能对比
    5.3 电致变色结构对比
    5.4 小结
第六章 结论
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]氧化钨电致变色性能的研究进展[J]. 方成,汪洪,施思齐.  物理学报. 2016(16)
[2]Ti掺杂及退火处理对水热合成WO3纳米晶粒结构及气敏性能的影响[J]. 冯媛媛,杨晓红,左佳奇,王长远,王维,马勇.  功能材料. 2015(04)
[3]厚度对DLC薄膜内应力的影响研究[J]. 谷坤明,吕乐阳,毛斐,虞烈,汤皎宁.  功能材料. 2011(S1)
[4]Ni掺杂WOx薄膜的电致变色性能[J]. 黄佳木,徐爱娇,穆尉鹏.  材料科学与工程学报. 2008(02)
[5]WOx-Ti薄膜的电致变色性能[J]. 黄佳木,徐爱娇,蔡明,杨孟锦.  重庆大学学报(自然科学版). 2007(02)
[6]电致变色WO3薄膜的结构与光电性能研究[J]. 王其和,黄庆兵.  南京大学学报(自然科学版). 1997(04)
[7]灵巧窗电致变色复合薄膜材料、器件及应用[J]. 殷顺湖,徐键,洪樟连,王民权.  材料导报. 1995(06)

博士论文
[1]电致变色氧化钨薄膜的制备、结构与性能研究[D]. 尚福亮.武汉理工大学 2007

硕士论文
[1]磁控溅射非晶WO3薄膜及其电致变色性能研究[D]. 王丽阁.大连理工大学 2006



本文编号：3732163