摘 要

采用直流反应磁控溅射法，在ITO薄膜基板上沉积了非晶态三氧化钨薄膜。研究了溅射气压、溅射功率以及氧分压对沉积薄膜的性能的影响。通过XRD、UV-VIS-IR和电化学工作站等测试手段，分析得出了性能最优的三氧化钨薄膜的工艺参数。

分析结果表明：在本实验条件这种情况下当溅射气压变大时，通常的来讲我们发现沉积速率随溅射气压先增后减，存在一个最大的沉积速率，与之对应的是最佳的溅射气压。本实验中最佳的溅射气压为1.5Pa。在本实验条件这种情况下当溅射功率的变大时，通常的来讲我们发现膜厚单调增加，沉积速率也相应地单调上升。在本实验条件这种情况下当氧分压的变大时，通常的来讲我们发现膜厚下降，薄膜的溅射速率下降。在本实验条件这种情况下当膜厚的变大时，通常的来讲我们发现样品褪色态透过率和着色态透过率的差异慢慢变大，且褪色态透过率大于着色态透过率。在本实验条件这种情况下在可见光范围内，通常的来讲我们发现褪色态透过率随工艺参数的变化而产生的变化不大，保持在75%左右。在本实验条件这种情况下当膜厚的变大时，通常来讲我们发现CV曲线所围成的面积增加，离子存储量增加。在本实验条件这种情况下当溅射功率的变大时，通常来讲我们发现CV曲线所围成的面积增加，离子存储量增加。 在本实验条件这种情况下当氧分压的变大时，通常来讲我们发现CV曲线所围成的面积减少，离子存储量减少

关键词：磁控溅射；沉积速率；透过率；循环伏安法；三氧化钨

Abstract

Non-crystalline WO₃ thin films were deposited by d.c. reactive magnetron sputtering.The effects of sputtering pressure,sputtering power and oxygen partial pressure on the properties of the thin films were studied. The optimum technological parameters of WO₃ thin films were presented by XRD testing,UV-VIS-IR absorption spectrometer and electrochemical workstation.

The analysis shows that as the sputtering pressure increased, deposition rates decreased after the first increase,and when the sputtering pressure is 1.5 Pa, the deposition rate is the fastest.As the sputtering power increased,deposition rates increased,and the amount of ion storage increased,too.As the oxygen partial pressure increased,deposition rates decreased,and the amount of ion storage decreased,too. In the visible light range,as the process parameters change,the faded state transmittance remains the same,at around 75%. At room temperature, WO₃ thin films deposited under the condition of diverse parameters were amorphous.

Key words: magnetron sputtering; deposition rate; transmittance; Cyclic voltammetry;

tungsten trioxide

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 电致变色发展年代表 1

1.3 研究的意义与目的 2

1.3.1研究的意义 2

1.3.2研究的目的 2

1.4研究的主要内容和技术方案 3

1.4.1研究的主要内容 3

1.4.2 研究的技术方案 3

第2章 三氧化钨的性质及其电致变色机理 4

2.1 三氧化钨的性质 4

2.2 三氧化钨电致变色的机理 5

2.2.1 F色心理论 5

2.2.2 极化子模型 6

2.2.3 价间跃迁模型 7

2.2.4 Drude模型 7

2.3 三氧化钨电致变色薄膜的制备方法 8

2.3.1 溅射法 8

2.3.2 化学气象沉积法 8

2.3.3 电化学沉积法 9

2.3.4 溶胶-凝胶法 9

第3章 磁控溅射法制备三氧化钨薄膜 11

3.1 实验设备及试剂 11

3.1.1 MSP-3300BT型磁控溅射镀膜仪 11

3.1.2 KQ5200B型超声波清洗器 13

3.1.3 静音无油空气压缩机 14

3.1.4 氩气 氧气 14

3.1.5无水乙醇（AR） 15

3.2实验原理 15

3.3 实验步骤 17

3.3.1 衬底的制备 17

3.3.2 薄膜的沉积 18

第4章 三氧化钨薄膜的性能测试与分析 20

4.1 测试仪器 20

4.1.1 XRD 20

4.1.2 分光光度计 21

4.1.3 轮廓膜厚测试仪 22

4.1.4 电化学工作站 22

4.2 数据与分析 24

4.2.1溅射气压对变色性能的影响 24

4.2.2.溅射功率对变色性能的影响 28

4.2.3 氧分压对变色性能的影响 31

第5章 结论 35

参考文献 36

致 谢 38

第1章 绪论

1.1 引言

在人类前进的道路上，材料的发展一直是世界向前推进的过程中非常重要的一个分支。材料是人类生存的重要依托，是世界进步过程中发挥重要作用的阶梯，材料的每一次飞跃都将世界工业文明的程度推到了一个更高的平台。从二十世纪到现在，数学、物化、科技等都发展迅速，材料科学人才辈出，也捕获了各界研究人员的眼球^[1]。

1.2 电致变色发展历程

电致变色现象的发展以及这种现象相应的应用已经在下面的电致变色发展历程中给出^[5-9]：

1966年，Raedy.etal在自己的研究过程中发现镍氧化物属于一种阳极电致变色材料，引起不小反响。在1970年，Det在较低的环境温度下，用蒸发法在基板上沉积了非晶态WO3薄膜，而且在薄膜上增加了两条金电极，效果很好。