氧化镍薄膜的射频反应磁控溅射制备与电致变色性能行为

发布时间：2023-04-11 22:16

　　近年来,能源问题已经成为了制约社会发展的主要问题之一,减少能源消耗是解决能源问题的重要手段。在此背景下,电致变色智能窗应运而生。目前,制备电致变色智能窗最为严峻的考验是制备性能优异的电致变色材料,它要求材料具备高效的响应速度,较高的着色效率以及优良的循环稳定性。在各种电致变色材料中,氧化镍(NiO)材料由于其具备优良的电致变色性能从而得到了人们的广泛关注。但是该材料的响应时间较长、光学调制范围较窄以及循环稳定性不佳,这些缺点在很大程度上限制了该材料的应用。在此背景下,本文从晶体学的角度出发,以双注入/抽出模型为理论基础,利用射频反应磁控溅射技术,通过采用控制衬底温度以及引入掺杂元素等方式对NiO的晶格结构进行调控,从而对在外加电场作用下电解液离子向薄膜的嵌入/脱出过程进行控制,进而提高NiO的电致变色性能。采用射频反应磁控溅射技术在富氧、缺氧、低压、高压条件下进行实验,通过对不同条件下得到的NiO薄膜进行分析研究,得到制备的最佳条件为富氧高压,在该条件下制备的NiO薄膜具有最大的容量以及最佳的电化学活性。在此基础上开展了升温实验,通过控制衬底温度得到结晶程度不同的NiO薄膜。电化学以及...

【文章页数】：148 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景介绍
    1.2 电致变色技术常用术语
        1.2.1 颜色和颜色对比度
        1.2.2 响应时间
        1.2.3 着色效率
        1.2.4 循环稳定性
    1.3 电致变色材料研究进展
        1.3.1 无机电致变色材料
        1.3.2 有机电致变色材料
        1.3.3 复合电致变色材料
    1.4 NiO基电致变色材料研究进展
        1.4.1 NiO基材料电致变色机理
        1.4.2 NiO基材料电致变色性能
        1.4.3 研究现状分析
    1.5 本文的主要研究内容
第2章 实验材料和研究方法
    2.1 实验药品以及仪器
        2.1.1 实验所用试剂与原料
        2.1.2 实验所用仪器
    2.2 实验方法
    2.3 材料的表征以及性能测试
        2.3.1 材料基本性能表征
        2.3.2 材料电化学性能测试
        2.3.3 材料电致变色性能测试
第3章 晶态-非晶态双层NiO薄膜的制备及其电致变色性能的研究
    3.1 引言
    3.2 射频反应磁控溅射NiO薄膜的制备
        3.2.1 射频反应磁控溅射NiO薄膜的条件优化
        3.2.2 不同结晶程度氧化镍薄膜的制备
    3.3 射频反应磁控溅射NiO薄膜的表征及其电化学性能研究
    3.4 衬底温度对NiO薄膜结晶程度的影响
        3.4.1 不同结晶程度NiO薄膜的表征
        3.4.2 不同结晶程度的NiO薄膜电化学性能研究
        3.4.3 不同结晶程度的NiO薄膜电致变色性能研究
    3.5 晶态-非晶态双层NiO电致变色薄膜
        3.5.1 双层NiO薄膜的制备及表征
        3.5.2 双层NiO薄膜的电致变色性能研究
        3.5.3 晶态-非晶态双层NiO薄膜与单层薄膜电致变色性能对比
    3.6 本章小结
第4章 结晶程度变化NiO薄膜的制备及其电致变色性能的研究
    4.1 引言
    4.2 晶态-非晶态结晶程度变化NiO薄膜的制备
        4.2.1 制备工艺
        4.2.2 结晶程度变化氧化镍与不同结晶程度氧化镍薄膜的表征
        4.2.3 电化学性能研究
        4.2.4 晶态-非晶态结晶程度变化NiO薄膜结构分析
    4.3 晶态-非晶态结晶程度变化NiO薄膜电致变色性能分析
        4.3.1 透过率调节范围研究
        4.3.2 响应时间对比研究
        4.3.3 循环稳定性研究
        4.3.4 晶态-非晶态结晶程度均匀变化薄膜与单层薄膜性能对比
    4.4 本章小结
第5章 铜元素掺杂NiO薄膜的制备及其电致变色性能的研究
    5.1 引言
    5.2 铜元素掺杂NiO薄膜的制备及其基本性能表征
        5.2.1 铜元素掺杂NiO薄膜的制备
        5.2.2 铜元素掺杂NiO薄膜的表征
        5.2.3 铜元素掺杂NiO薄膜电化学性能研究
        5.2.4 铜元素掺杂NiO薄膜扩散系数分析
    5.3 铜元素掺杂NiO薄膜电致变色性能研究
        5.3.1 可见光区透过率调节性能研究
        5.3.2 特定波段透过率调节性能研究
        5.3.3 响应时间研究
    5.4 全固态电致变色器件的制备及其性能研究
        5.4.1 全固态电致变色器件的制备
        5.4.2 全固态电致变色器件的电化学性能研究
        5.4.3 全固态器件的电致变色性能研究
    5.5 本章小结
结论
论文创新点
展望
参考文献
攻读博士学位期间所发表的学术论文
致谢
个人简历



本文编号：3789854