臺灣博碩士論文加值系統

本研究利用WO3混和Li2O製備出 LiWO粉末，並利用電子束蒸鍍法製備出電致色變薄膜，期望藉由掺雜來增加薄膜離子遷出入數量，使得互補式電致色變元件(CECD)具有更佳的特性表現。
研究結果顯示，將WO3摻雜1.59 wt. %的Li2O 可以得到Li0.16W0.78O2.5材料，另藉由電子束蒸鍍法，以沉積條件為室溫下氧氣壓力5×10-5 torr及薄膜厚度約為540 nm，可得最佳電致色變特性之薄膜。
以Li0.16W0.78O2.5/ 膠態電解質 / Li0.13Ni0.95O結構CECD元件在驅動電壓1.8 V時具有最佳之CECD特性，波長550 nm時，光學穿透率差(ΔT%)為58.2%；光學密度差(ΔOD)為0.736；消耗電荷量Q為8.32mC/cm2及著色效率η為88.4cm2/C。元件在著色後，於室溫下放置24小時之光學穿透率從12.7%上升到15.5%。顯示Li2O的摻雜能有效提升薄膜的著色效率，使得CECD的電致色變特性提升，且元件著色後靜置24 h後，其著色態穿透率在室溫下僅回升2.8 %，顯示CECD於室溫下有良好的記憶效應。

In this study, the LiWO powder was fabricated by WO3 mixed with Li2O. The electrochromic films were prepared by electron beam evaporation. It was expected that the amount of charges storage could be enhanced by using the doping method, which makes the optimal performance of complementary electrochromic devices (CECD).
The experimental results show that as the 1.59 wt.% of Li2O was added into WO3, the Li0.2W0.8O2.5 powder material was formed. Whereas the Li0.16W0.78O2.5 films were obtained by electron beam evaporation under the parameters of room temperature, oxygen pressure of 5×10-5 torr and the thicknesses of about 540 nm.
By constructing the CECD structure of Li0.16W0.78O2.5/ Gel-electrolyte / Li0.13Ni0.95O, the optimal characteristics of CECD are obtained at applying voltage of 1.8V, in which, the transmittance change (ΔT%) is 58.2%, the optical density (ΔOD) is 0.736, the intercalation charge (Q) is 8.32 mC/cm2 and the color efficiency (η) is 88.4 cm2/C at wavelength of 550 nm, respectively. The transmittance of colored state increases from 12.7% to 15.5% after 24 hour without biased voltage. This result demonstrates that doping of Li2O in WO3 films could improve the coloration and electrochromic properties of the CECD devices effectively. After 24 h, the transmittance of colored CECD device was increased merely 2.8 % at R.T, which showed the CECD had good memory effect.

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英文審定書 ii
誌謝 iii
摘要 iv
Abstract v
目錄 vi
圖目錄 xi
表目錄 xvi
第一章 前言 1
1-1概述 1
1-2文獻回顧 3
1-2-1發展歷史 3
1-2-2 WO3薄膜 3
1-3研究動機 6
第二章 理論 8
2-1變色材料驅動簡介 8
2-2電致色變材料與沉積方式 9
2-3電致色變元件結構 13
2-3-1元件基板 15
2-3-2工作電極層(陰極變色薄膜層) 16
2-3-3輔助電極層(陽極變色薄膜層) 20
2-4離子傳導層(電解質) 24
2-5電致色變機制 26
2-6鍍膜技術 29
2-6-1薄膜沉積 29
2-6-2蒸鍍法 31
2-6-3電子束加速原理 32
2-6-4電子束產生 33
2-7光學性質 34
2-8著色效率分析 35
第三章 實驗 37
3-1薄膜製備與基板準備 38
3-1-1透明導電基板之準備與清洗 38
3-1-2材料之選用與靶材製作 40
3-1-3 WO3摻雜Li2O、TiO2、MoO3之粉末製備 41
3-1-4 WO3、LWO、TWO、MWO薄膜製備 42
3-1-5蒸鍍機操作步驟 43
3-2薄膜製程參數 47
3-2-1 WO3製程參數 47
3-2-2 Li-Ni-O薄膜製程參數 47
3-3膠態電解質製備 48
3-4單層電致色變元件製備 50
3-5互補式電致色變元件製備 52
3-6薄膜物性分析 53
3-6-1 X光繞射（X-ray diffraction, XRD）分析 53
3-6-2場發射掃描式電子顯微鏡(Field emission scanning electron microscope, FE-SEM)分析 54
3-6-3化學分析電子能譜儀（Electron Spectroscope for Chemical Analysis, ESCA）分析 55
3-7電致色變特性分析 55
3-7-1紫外-可見-紅外光譜儀(UV-VIS-NIR spectrometer)分析 55
3-7-2循環伏安(Cyclic voltammogram, CV)以及階梯電壓量 測分析 56
3-7-3記憶效應 57
第四章 結果與討論 58
4-1不同摻雜薄膜及元件分析 58
4-1-1不同摻雜物薄膜之XRD分析 58
4-1-2不同Li2O摻雜量之LWO薄膜之SEM表面形貌 60
4-1-3不同Li2O摻雜量之ECD循環伏安分析 62
4-1-4不同Li2O摻雜量之ECD光學特性與著色效率分析 64
4-1-3不同TiO2摻雜量之ECD循環伏安分析 66
4-1-4不同MoO3摻雜量之ECD循環伏安分析 69
4-1-5不同摻雜金屬氧化物之電致色變特性 74
4-2不同氧氣壓力下成長之Li0.16W0.78O2.5薄膜與元件分析 75
4-2-1調變不同氧氣壓力之Li0.16W0.78O2.5薄膜製程參數 75
4-2-2不同氧氣壓力下成長之Li0.16W0.78O2.5薄膜之XRD 分析 76
4-2-3不同氧氣壓力下成長之Li0.16W0.78O2.5薄膜之SEM 表面形貌 76
4-2-4不同氧氣壓力下成長之Li0.16W0.78O2.5薄膜ECD循環伏安分析 78
4-2-5不同氧氣壓力下成長之Li0.16W0.78O2.5薄膜ECD光學特性與效率分析 80
4-3不同薄膜厚度之Li0.16W0.78O2.5元件分析 83
4-3-1不同薄膜厚度之Li0.16W0.78O2.5薄膜XRD分析 83
4-3-2不同薄膜厚度之Li0.16W0.78O2.5薄膜之SEM剖面形貌 84
4-3-3不同薄膜厚度之Li0.16W0.78O2.5薄膜ECD循環伏安 分析 85
4-3-4同氧氣壓力之Li0.16W0.78O2.5薄膜ECD光學特性與 效率分析 86
4-4 CECD之特性探討 88
4-4-1不同變色材料之CECD循環伏安特性 88
4-4-2不同變色材料之CECD光學特性與效率分析 89
4-5 CECD不同環境溫度下之記憶效應分析 91
第五章 結論 94
參考文獻 97

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