掠射角磁控溅射沉积纳米结构氧化钨薄膜

发布时间：2017-11-12 02:25

  本文关键词：掠射角磁控溅射沉积纳米结构氧化钨薄膜

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【摘要】：氧化钨是一种过渡金属氧化物,在电致变色器件、气敏传感器、光触媒等领域具有广阔的应用前景。氧化钨薄膜透射率变化高,可逆性好,相对价格低,循环使用寿命长且无毒,是研究最早的电致变色材料,同时也是应用最广泛的电致变色材料,可被应用于汽车和建筑物的玻璃上,制造节约能源,调节光线和控制热负荷的智能窗。然而,氧化钨在响应时间、致色效率及循环使用寿命等方面的不足仍制约其实际应用。本研究选择纳米结构氧化钨作为研究对象,分别采用直流掠射角磁控溅射和脉冲掠射角磁控溅射方法,在不同工艺参数条件、不同衬底上成功制备了具有纳米柱状结构的氧化钨薄膜。通过XRD,SEM等分析手段表征了不同工艺参数对薄膜表面形貌、微观结构、透光度和电致变色性能的影响。主要研究结果如下:(1)氧分压对氧化钨薄膜形貌、结构和透光度的影响。确定了直流和脉冲电源最佳氩氧比分别为:3:2(氩气为0.3 Pa,氧气为0.2 Pa)和2:3(氩气为0.2 Pa,氧气为0.3 Pa)。(2)掠射角度对氧化钨薄膜晶体结构、形貌和透光度的影响。当掠射角度大于60°时,得到了具有纳米斜柱状结构的氧化钨薄膜。随着掠射角度增加,纳米结构明显,比表面积增大。(3)热处理对氧化钨薄膜晶体结构和形貌的影响。室温时,掠射角磁控溅射沉积所得氧化钨薄膜为非晶态,经过450 o C热处理后薄膜转变成单斜晶体结构,纳米柱状结构消失,纳米柱之间由于热扩散作用,彼此相连,形成了纳米多孔结构。(4)优化了在ITO/PET柔性衬底上沉积氧化钨薄膜时脉冲电源最大溅射功率和最大衬底加热电压。确定最大溅射功率是90 W,最大衬底加热电压是50 V。(5)纳米结构氧化钨薄膜的着-褪色响应时间分别为10 s和2 s,致密氧化钨薄膜着-褪色响应时间分别为17 s和6 s,当波长范围为500-600 nm时,光密度变化量(△OD)分别为66.42%和36.80%。可见,掠射角磁控溅射沉积所得纳米结构氧化钨薄膜电致变色性能明显优于传统磁控溅射制备所得致密氧化钨薄膜。
【学位授予单位】：沈阳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ136.13;TB383.2

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本文编号：1173950