氧化钨和氧化镍薄膜与器件的制备及电致变色性能研究

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1、硕士学位论文氧化钨和氧化镍薄膜与器件的制备及电致变色性能研究PREPARATIONANDELECTROCHROMICPERFORMANCEOFTUNGSTENOXIDEANDNICKELOXIDETHINFILMSANDDEVICES李文杰哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TB321学校代码：10213国际图书分类号：密级：公开工学硕士学位论文氧化钨和氧化镍薄膜与器件的制备及电致变色性能研究硕士研究生：李文杰导师：李垚教授申请学位：工学硕士学科、专业：材料学所在单位：复合材料与结构研究所答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classified

2、Index:U.D.C:DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringPREPARATIONANDELECTROCHROMICPERFORMANCEOFTUNGSTENOXIDEANDNICKELOXIDETHINFILMSANDDEVICESCandidate：WenjieLiSupervisor：Prof.YaoLiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsScienceAffiliation：CentreforCompositeMater

3、ialsandStructuresDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要电致变色是指材料的光学性质如吸收率、透过率等在外加电场作用下发生可逆变化的现象，其光学性质的改变可以实现光热调控，应用于绿色节能建筑和航天器热控等领域，因此，电致变色材料与器件的研究备受关注。本文采用电子束蒸发镀膜的方法，制备了氧化钨（WOx）和氧化镍（NiO）电致变色薄膜，研究了厚度和热处理温度对其电致变色性能的影响，结果表明，WOx和NiO

4、薄膜的透过率调控范围随厚度的增加而增大，而且NiO薄膜循环500次后调控幅度增加，400nm的NiO薄膜初始透过率变化为26%，而循环后可达43%。热处理对电致变色薄膜的影响也是显著的，WOx薄膜在热处理后电致变色性能下降，主要表现为透过率变化的减小和响应速度的变慢，但当热处理温度超过300℃时，其透过率调控范围略有回升；WOx薄膜的红外电致变色性能主要表现在2.5～10μm波长范围内，厚度为250nm时，在10～25μm波段发射率几乎不随电压变化，随着厚度的增大，发射率变化逐渐增大。NiO薄膜在热处理后的电致变色性能表现与WOx相反，其透过率范围增大，且随温度的升高

5、响应速度变快，但当热处理温度超过350℃时，循环性能变差，光热调控能力下降而且响应速度变慢；NiO薄膜在红外波段未表现出电致变色行为，但其发射率随着厚度和热处理温度的增加而增大。随后，本文研究了电致变色顶电极ITO层的制备，发现ITO电极不热处理时电阻很大而且透过率很低，只有20%左右，热处理后电阻减小，透过率明显提高，可达80%左右。采用电阻蒸发和电子束蒸发的方法在ITO玻璃上依次蒸镀NiO、Li、WOx和ITO组成电致变色器件，并测试其电化学和电致变色性能，结果发现器件在室温和200℃热处理条件下无法观测到明显的变色现象，在250℃及以上的热处理温度下均能观测到电

6、致变色现象，其中在300℃和350℃下性能最好，分别拥有最快的响应速度和最大的光谱调制范围，并且都具有良好的循环稳定性。关键词：氧化钨；氧化镍；电致变色；蒸镀；全固态I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractElectrochromismisaphenomenonthattheopticalpropertiesofmaterialssuchasabsorptivityandtransmittancechangesreversiblyundertheeffectofappliedelectricfield.Thechangeofopticalpropertiesc

7、anbeusedtomodulatethermalandlightsothatelectrochromicmaterialscanbeappliedtoenergysavingbuildingandspacecraftthermalcontrol.Therefore,theresearchofelectrochromicmaterialsanddeviceshasattractedmuchattention.Theelectrochromicfilmsoftungstenoxideandnickeloxidewerepreparedbyelectro