[发明专利]WO3电致变色薄膜制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电致变色技术领域，涉及运用溶胶凝胶法制备三氧化钨电致变色材料及提拉技术制备薄膜方法。

背景技术

电致变色(EC)是指材料的光学性能在外加电场作用下产生稳定的可逆变化，随着外界离子或电子的注入/抽取，经过波长在可见光范围内发生可逆变化(着色/退色)的现象。WO₃电致变色薄膜是由一层过渡金属氧化物WO₃组成，是典型的阴极无机电致变色材料，标准计量比的WO₃具有类钙钛矿ABO₃的结构，阳离子位A是空的，而B位被W占据，每个W⁶⁺由6个氧原子成八面体包围，每个氧原子为2个正八面体共用。由于氧化钨具有不同的氧化态，而且不同的氧化态呈现出不同的颜色，因此钨氧化物被广泛的作为电致变色材料而研究。近年来WO₃电致变色薄膜在电致变色显示器件、电致变色灵巧窗、无眩反光镜以及传感器等方面都有不同程度的应用，是当前功能材料研究的热点。

中国专利200710179549提供了一种无机全固态电致变色元件及其制备方法，该元件的结构为：在掺锡氧化铟玻璃基片上依次沉积的氧化钨薄膜、偏硼酸锂和硫酸锂混合物薄膜、镍氧化物薄膜、掺锡氧化铟薄膜；其制备方法的步骤如下：将掺锡氧化铟导电玻璃切割出适合仪器设备大小的基片；将装有基片的多靶磁控溅射装置的溅射成膜腔抽真空到1×10^-4Pa；然后依次沉积氧化钨薄膜、偏硼酸锂和硫酸锂混合薄膜、镍氧化物薄膜、掺锡氧化铟薄膜。该发明方法制备的电致变色元件具有改变可见光透射率的性能，并且具有调制范围大，反应时间短等特点，在变色玻璃，防眩反光镜，信息显示屏幕、促进节能窗的研究和应用等方面具有很大的价值。

中国专利200610130491公开了一种三氧化钨薄膜气敏传感器的表面改性方法，属于气敏传感器技术。其制备过程包括：对Al₂O₃基片进行清洗；在磁控溅射设备中，采用铂为靶材，在氩气为工作气体，在基片上溅射叉指电极；之后采用钨为靶材，在氩气和氧气为工作气体，在有叉指电极的基片上溅射三氧化钨薄膜；然后采用钛、镍、钼、钒、铂、金或钯金属作为靶材，在氩气为工作气体，在制备好的三氧化钨薄膜层上溅射金属层；制备所得表面溅射有金属层的三氧化钨薄膜在空气中进行热处理，得到经过表面改性的三氧化钨薄膜气敏传感器。本发明的优点在于，制得的薄膜均匀，纯度高，膜与基底附着性好，参数易控制。三氧化钨薄膜气敏传感器的工作温度低，选择性好，响应/恢复时间短。

中国专利01107472涉及薄膜制备方法，特别是一种真空蒸发制备三氧化钨气致变色薄膜的方法。其特征在于包括以下步骤：将三氧化钨粉末或粉末压片放入电子束蒸发器真空室的坩埚中，将铂丝放在电阻式加热源上，并将清洁的基片固定在样品架上；用电子束加热使三氧化钨升华并沉积在基片上。真空镀膜机真空室压力为10^-2-10^-3Pa，真空室温度约200-300℃，电子束流0.1-0.2mA；通过电阻加热蒸镀一层铂催化层。真空室压力5-6.5×10^-3Pa，真空室温度为200-300℃，阻蒸电流在120-245A之间。该发明具有成本低，方法简单，薄膜质量好，均匀，变色响时间短等优点。

中国专利02107410描述了一种三氧化钨前驱物的合成方法及用其制成的硫化氢气体传感器，合成方法包括：溶解一可溶性的钨化合物于一溶剂中，于上述溶液加入增粘剂调节该溶液的粘度调成适合进行旋转涂布或网版印刷的粘度后，再将该氧化钨前驱物沉积涂布于一基板上，接着进行高温热处理将有机成分分解，即可得到一层均匀的三氧化钨薄膜；用该层三氧化钨薄膜制造的硫化氢气体传感器具有高感度、良好的选择性及高反应应答速度的功效。

上述电致变色材料制备方法主要是磁控溅射以及旋涂，其优点是制备出薄膜颗粒比较均匀，透光率好，变色效率佳，但是其缺陷也很明显，材料的制备成本昂贵，制备出的薄膜面积不易做大，制备要求高，设备昂贵等。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种生成三氧化钨材料的溶胶凝胶，并运用提拉技术制备薄膜的方法，本发明技术制备出的薄膜在可见光波段范围内具有良好变色效应，且制备方法简单。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，WO₃电致变色薄膜制备方法，包括下述步骤：

(1)清洗基片；