WO_3薄膜的电致变色特性研究_陈杰.pdfVIP

第 16卷　第 10期 光　 学 　学 　报 V ol. 16, No. 10 　 1996年 10月 ACT A O PT ICA SIN IC A O ctober, 1996 WO3薄膜的电致变色特性研究 陈　杰　朱振才　王汝笠　严义埙 (中国科学院上海技术物理研究所 , 上海 200083) 摘　要　介绍了 W O3电致变色薄膜的变色机理和制备工艺 , 对 W O3薄膜的电阻率 , 结构 , 化学组 分 , 电化学特性和变色性能等特性进行了研 究 , 提出了 W O3薄膜的一种 新的锂化方法 , 这种方法 对进一步研制全固态电致变色 薄膜器件是十分关键的。 关键词　 W O3薄膜 ,　电致变色 ,　锂化。 1　引　　言 与光致变色和热致变色不同 [1 ] , 电致变色薄膜可以由探测系统或人为来控制 , 属于主动 式变色玻璃 ( Smart Windo ws)。 电致变色玻璃具有很大的优点。 首先是着色前后能量透过率 相差很大 , 其次是观察视角大 , 第三 ,有存储功能且存储时不消耗电能 , 驱动电压很低 , 可使 用集成电路与之匹配 , 第四 , 工作温度范围宽 ( - 50℃～ 100℃ )。 当然目前电致变色寿命不够 长 , 转换次数有限。 但由于其优点十分突出 , 因此除了用于制作变色窗玻璃外 , 还在自动控 制 , 人工智能 , 无损耗、 高对比度信息处理等方面有着广泛的应用前景 [2, 3 ]。 本文主要介绍了 W O3电致变色薄膜的变色机理 , 讨论了制备工艺对 WO3薄膜的特性参数的影响等。 2　原　　理 所谓电致变色效应是指在电场或电流作用下产生的可逆变色现象 , 这种现象的产生或是 由于电化学反应生成有色化合物 , 或是形成色心。 电致变色薄膜通过离子注入和抽取而获得 着色和褪色效应 , 当电致变色薄膜接通电源负极时 , 离子在外加电场的作用下进入电致变色 薄膜 , 生成有色物质 , 即着色。 反之 , 当电致变色薄膜接通电源正极时 , 可逆反应出电致变色 材料 , 即褪色。 + WO3薄膜的电致变色机理是 W O3薄膜在电化学过程中 , 由于电场的作用 , 金属离子 M 进入 WO3晶格空隙后形成钨青铜“ M y WO3” , 其电化学过程如下式所示: + - 　 WO3 + y M + ye My W O3 无色 深兰色 + + + + + 式中 M 一般为 H , Li , Na 等 , 0 y 1, 例如 H 注入后形成 Hy WO3。 WO3薄膜的禁带 10 + 宽度 Eg 为 3. 04 eV , 接近绝缘体 , 电阻率可达到 10 Ψ cm。 H 的注入相当于半导体的掺杂 , 　　收稿日期: 1995年 10月 31日 1476 光　　　学　　　学