基底温度对NiOx薄膜性质的影响及其电致变色机理研究  

Low Substrate Temperature and Electrochromic Property of Sputtered NiO_x Films

作　　者：张金伟[1] 刁训刚[1] 王怀义[1] 王天民[1] 武哲[2] 舒远杰[3] 

机构地区：[1]北京航空航天大学理学院,北京100083 [2]北京航空航天大学航空科学与技术学院,北京100083 [3]中国工程物理研究院化工材料研究所,绵阳621900

出　　处：《真空科学与技术学报》2008年第3期189-193,共5页Chinese Journal of Vacuum Science and Technology

基　　金：国家自然科学基金(No.90305026);中国工程物理研究院双百人才基金(No.2005R0504)资助的课题

摘　　要：采用磁控溅射法在不同基底温度的条件下制备NiOx薄膜。对制备的薄膜采用XRD、SEM、Raman、XPS、可见光分光光度计及循环伏安曲线等测试手段进行对比分析。结果表明,在低温条件下制备的NiOx薄膜比常温沉积的薄膜会提供更多的Ni2+离子参与变色反应,同时薄膜中疏松的孔洞有利于离子进出。SEM图中可以看出液氮流量越大,温度越低则晶粒越小,会造成沉积组织明显疏松,这些孔隙非常有利于H+的拉入抽出。通过Raman测试发现,低温沉积的薄膜可以提供更多的Ni2+空位。XPS测试发现NiOx薄膜在KOH溶液中的变色是由H+引起的,反应机理为:Ni(OH)2 NiOOH+H++e-。循环伏安测试发现173 K条件下制备的NiOx薄膜(η=38.2 cm2/C,λ=550 nm)比室温制备的NiOx薄膜(η=16.3 cm2/C,λ=550 nm)有更高的着色系数,表现出更好的变色效率。NiOx films were grown by magnetron sputtering on glass substrates covered by indium tin oxide（ITO） films, and held at different low temperatures. The films were characterized with X-ray diffraction（XRD）, scanning electron microscopy（SEM）, Raman spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy （XPS） and cyclic voltammograms. The results show that low substrate temperature significantly improves the electro-chromic property of the films. There exist more Ni^2＋ ions, Ni^2＋ vacancies and pores in the film, grown at the low temperature, than those at room temperature. The Ni^2＋ ions participate in the electro-chromic reaction and the pores promote injection and ejection of H^＋ ion.We suggest that insertion and extraction of H^＋ ion account for coloration and bleaching of the NiOx films in KOH solution. Possible mechanism is： Ni（OH）2←→NiOOH ＋ H^＋ ＋ e^-. The coloration efficiency（38.2 cm2/C） of the NiOx films deposited at 173 K is better than that at room temperature（16.3 cm^2/C）.

关 键 词：液氮 低温 NIOX 电致变色 

分 类 号：TB34[一般工业技术—材料科学与工程]