电致变色器件的制作及其稳定性研究应用物理与材料学院本科论文文档格式.docx

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（1）掌握基于氧化钨薄膜的电致变色器件的制作工艺；

（2）测试和表征电致变色器件的性能，包括响应时间、对比度和稳定性等；

（3）针对全固态电致变色器件稳定性差问题，设计相关实验改进其性能（包括ITO薄膜电极保护层的制备）。

3、毕业论文应完成的项目内容：

（1）调研目前电致变色材料及技术、存在的问题及其发展前景

（2）基于氧化钨薄膜的电致变色器件结构设计、制作和性能测试。

（3）全固态电致变色器件稳定性的评估和改进。

4、主要参考文献资料：

[1]王忠春，胡行方.WO3薄膜的动态电变色特性[J]，无机材料学报，1998，13（6）：

932-935

[2]杨秋红，顾莹，郭有齐.Sol-gel法制备WO3电致变色薄膜[J]，上海大学学报（自然科学版），1997，15（3）：

313-317

[3]董子尧,李昕.电致变色材料、器件及应用研究进展[J].材料导报,2012,26（7）:

50-57

[4]饶峰，电子束蒸发氧化钨、氧化镍薄膜的制备与电致变色智能窗的研究：

[硕士学位论文]，杭州，浙江大学，2004

[5]罗坚义，xx等，高质量WO3薄膜的制备及其电致变色数码显示器件[J]，人工晶体学报，20131，42

（1）：

124-128

[6]章跃制备锂电池电解质无水高氯酸锂的工艺研究[J]新疆有色金属20001：

23-26

[7]李再轲.柔性衬底WO3-MoO3电致变色薄膜溶胶-凝胶制备及性能研究[D].长沙:

国防科技大学,2007

院长（主任）签发：

指导教师签名：

时间：

年月日时间：

年月日

毕业论文成绩评定表

应用物理学

（光电子信息与技术）

1、指导教师评语：

指导教师评定成绩：

日期：

2、评阅教师评语：

评阅教师评定成绩：

评阅教师签名：

年月日

3、答辩成绩：

答辩小组组长签名：

年月日

4、答辩委员会评语：

毕业论文终评成绩：

答辩委员会主任签名：

答辩委员代表签名：

日期：

日日期：

摘要

电致变色器件是一种光电子薄膜器件，能够在外加1-5V电压的作用下实现颜色的可逆变化，但目前其器件稳定性不理想，主要原因是透明电极ITO膜会受到电化学腐蚀破坏。

为了提高器件的稳定性，本论文首先采用热蒸发工艺制备高质量的WO3薄膜，并且采用旋涂法制备出了性能较好的二氧化钛作为离子储存层，起保护ITO薄膜的作用。

在此基础上组装了变色器件，并对器件的循环伏安特性和稳定性进行了测试和评估。

本论文的主要工作可概述如下：

（1）采用热蒸发制备了高质量的WO3薄膜，并采用SEM、XRD、和Raman光谱等表征了薄膜的形貌和物质结构。

结果表明衬底温度预热到250℃并且蒸发电流在110A时，WO3表面形貌平整，没有出现裂痕，薄膜的附着力好，质量高。

（2）配置了固态电解质，封装了电致变色器件，并测试了其变色性能。

结果表明，器件可实现颜色的可逆变化，但其稳定存在问题，ITO电极的电阻会逐渐变大，发生了电化学腐蚀。

（3）为了提高器件变色性能的稳定，我们在ITO玻璃上采用旋涂法制备TiO2薄膜来作为离子存储层，起保护ITO薄膜的作用。

通过组装器件进行性能测试发现，组装出具有良好光调节功能和隔离紫外光的固态电致变色器件，施加3V的直流稳定电压，其可见光调节范围在11%-68%之间，变色响应时间约为1.5s，褪色响应时间约为2.2s，具有良好循环寿命。

关键词电致变色；

氧化钨；

二氧化钛；

稳定性测试；

透光率；

响应时间

ABSTRACT

Eletrochromiccolorationdeviceisonekindofphotoelectronfilm-baseddevices,inwhichtheelectrochromicfilmcanreversiblychangeitscolorwhenonlyanextravoltageof1-5Visappliedontothedevice.However,theworkingstabilityofthiskinddevicesneedstobeimproved,attributingtothedestructiveeffectoftheelectrochemicalcorrosionintransparentelectrode（ITOfilm）duringtheworkingofthedevies.Inordertoimprovethedevicestability,thehighqualityWO3filmwasfabricatedbymeanofthermalevaporationmethodfirstlyinthispaper.Then,TiO2filmwaspreparedontheITOglassbyspin-coatingmethodasanionstoragelayer,toprotectITOfilm.Theelectrochromicdevicesbasedontheimprovementabovehadbeenfabricated,andtheircyclinevoltammogramfeaturesandworkstabilityhadbeentestandevalutatedatlast.Themainworksinthispaperarelistedasfollows:

（1）HighqualityWO3filmwasfabricatedbymeanofthermalevaporationmethod,andthesurfacemorphologiesandcrystallinestructuresofthepreparedfilmswerecharacterizedbySEM,XRDandRamanspectrarespectively.Theresultsshewthatwhenthetemperatureofthesubstratewaskeptat250℃andtheevaporationcurrentwas110A,thepreparedWO3filmhadsmoothsurfacewithoutanycrack,abetteradhesiveforcebetweenthefilmandsubtrateandhighquality.

（2）Thesolid-stateelectrolytehadbeenpreparedandwasusedintheelectrochromicdeveces.Aftertheelectrochromicdevicesweresimplyencapsultated,thecolorationperformanceofthedeviceshadbeentested,andtheresultsdisplayedthatthereversiblechangeincolorhadbeenachieveinourdevices,butthestabilitywaspoorduetotheincreasingeffectintheresistancevalueofITOfilm,whichwasinducedbytheelectrochemicalcorrosionoccurringinthebleachingprocess.

（3）Inordertoimprovethestabilityofelectrochromicdevices,wefabricateTiO2filmontheITOglassbyspin-coatingmethodasanionstoragelayertoprotectITOfilm.Theperformancetestresultsprovedthatthestabilityofthedeviceshadbeenobviouslyimproved,includingbetterlightregulatingandutravioletisolationfunctions.Thedeviceshadaregulatingrangeat11-68%inthevisible-lighregion,thecolorationresponsetimeat1.5s,andtherecovertimeatabout2.2s,andalonglifeinthecycletest.

Keywords：

electrochromism;

tungstenoxide;

titanuiumoxide;

stabilitytest;

lighttransmittance;

responsetime

目录

摘要5

ABSTRACT6

第一章：

绪论8

1.1引言8

1.2电致变色器件结构8

1.3电致变色材料9

1.3.1无机电致变色材料9

1.3.2有机电致变色材料10

1.3.3无机和有机电致变色材料特点比较10

第二章：

实验过程11

2.1电致变色薄膜材料与器件的制备11

2.1.1电致变色薄膜的制备11

2.1.2WO3的表征11

2.2固体电解质的制备12

2.2.1　共聚物PEO－LiClO4的制备12

2.2.2Li+浓度对PEO-LiClO4固体电解质体系的电导率的影响13

2.3电致变色器件的设计与组装14

第三章：

离子储存层TiO2薄膜的制备与器件的性能测试16

3.1离子储存层材料16

3.2TiO2薄膜的制备16

3.3TiO2的SEM图像16

3.4五层电致变色材料结构17

3.5器件的性能测试18

3.5.1透过率18

3.5.2响应时间19

第四章实验结论以及展望20

4.1实验结论20

4.1实验展望20

参考文献21

致谢23

绪论

1.1引言

19世界以后人们的生产和生活有着显著的进步，这种发展与材料科学的迅速发展息息相关，尤其是纳米材料的蓬勃发展。

在这个时期，人们发现了一类材料在低电压驱动下发生电化学反应，从而使材料本身着色或退色。

经过几十年的发展，由于电致变色材料具有稳定的色彩变化，低压可控，响应时间快，节约能源等特点，因此有着巨大的发展前景[1]。

电致变色材料能