Otrzymywanie cienkowarstwowych układów elektrochromowych na bazie tlenku wolframu metodą magnetronowego rozpylania. Cz. 1

• Autorzy: Wierdak Bartłomiej , Posadowski Witold , Wiatrowski Artur

Identyfikatory

DOI

10.15199/13.2021.3.6

Warianty tytułu

EN

Preparation of thin film electrochromic structures based on tungsten oxide by magnetron sputtering. Pt 1

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań procesu nanoszenia cienkich warstw tlenków wolframu metodą reaktywnego, impulsowego rozpylania magnetronowego. Warstwy te zostały zastosowane jako komponent cienkowarstwowego układu elektrochromowego. Proces osadzania warstw tlenku wolframu WOx był kontrolowany parametrami zasilacza magnetronu. W kolejnych cyklach próżniowych zmieniano skład procentowy mieszaniny gazów O₂+Ar oraz moc wydzielaną w targecie. Parametry technologiczne procesów rozpylania optymalizowano pod kątem uzyskania efektywnego zjawiska elektrochromowego, tzn., maksymalnego wpływu napięcia polaryzującego na zmianę własności optycznych (barwy) otrzymanych warstw. Celem badań było ustalenie punktu pracy układu magnetronowego, przy którym możliwe było otrzymywanie przezroczystych warstw tlenku wolframu, a następnie zastosowanie tych warstw jako elementu układu elektrochromowego. Badania prowadzono pod katem ustalania etapów procedury know-how przy ewentualnym wykorzystaniu opisanej technologii w procesach otrzymywania układów elektrochromowych na skalę półprzemysłową.

EN

The paper presents the research results on the deposition process of tungsten oxides thin films using reactive, pulsed magnetron sputtering method. These thin films were used as a component of a thin-film electrochromic structure. The deposition process of tungsten oxide WOx thin films was controlled by the parameters of the magnetron power supply. In subsequent vacuum cycles, the percentage composition of the O₂+Ar gas mixture and the power released in the target were changed. The technological parameters of the sputtering processes were optimized in order to obtain an effective electrochromic effect, i.e. the maximum influence of the polarizing voltage on the change of optical properties (colour) of the obtained coatings. The aim of the research was to determine the operating point of the magnetron system at which it was possible to obtain transparent tungsten oxide thin films, and then use these films as an element of the electrochromic structrure. The research was carried out with a view to determining the stages of the know-how procedure with the possible use of the described technology in the processes of obtaining electrochromic structures on a semi-industrial scale.

Słowa kluczowe

PL

tlenek wolframu; brązy wolframowe; rozpylanie magnetronowe; cienkie warstwy elektrochromowe

EN

tungsten oxide; tungsten bronze; magnetron sputtering; electrochromic thin films

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2021
• Tom: Vol. 62, nr 3
• Strony: 28--32
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., il., wykr.

Twórcy

autor

Wierdak Bartłomiej

• Politechnika Wrocławska, Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki, Katedra Mikroelektroniki, Laboratorium Technologii Próżniowych i Diagnostyki Nanomateriałów

autor

Posadowski Witold

• Politechnika Wrocławska, Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki, Katedra Mikroelektroniki, Laboratorium Technologii Próżniowych i Diagnostyki Nanomateriałów

autor

Wiatrowski Artur

• Politechnika Wrocławska, Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki, Katedra Mikroelektroniki, Laboratorium Technologii Próżniowych i Diagnostyki Nanomateriałów

Bibliografia

• [1] Bielański A., Podstawy chemii nieorganicznej 2, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2002, ISBN 83-01-13816-5 t.2, s. 883-900.
• [2] A. Subrahmanyam, A. Karuppasamy. Optical and electrochromic properties of oxygen sputtered tungsten oxide (WO3) thin films. Solar Energy Materials & Solar Cells 91 (2007) 266–274.
• [3] Adhikari, S.; Swain, R.; Sarkar, D.; Madras, G. Wedge-like WO₃ architectures for efficient electrochromism and photoelectrocatalytic activity towards water pollutants. Mol. Catal. 2017, 432, 76-87.
• [4] Wang, M.; Chen, Y.; Gao, B.; Lei, H. Electrochromic Properties of Nanostructured WO3 Thin Films Deposited by Glancing-Angle Magnetron Sputtering. Adv. Electron. Mater. 2019, 5, 1800713.
• [5] Zhao, Q.; Fang, Y.; Qiao, K.; Wei, W.; Yao, Y.; Gao, Y. Printing of WO₃/ITO nanocomposite electrochromic smart windows. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2019, 194, 95-102.
• [6] Evans, R. C.; Ellingworth, A.; Cashen, C. J.; Weinberger, C. R.; Sambur, J. B. Influence of single-nanoparticle electrochromic dynamics on the durability and speed of smart windows. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2019, 116, 12666-12671.
• [7] ŻELAZOWSKA E., Szkła z powłokami o dynamicznie regulowanej przepuszczalności światła., Szkło i Ceramika., 50, 1999, s. 2.
• [8] Yingming Zhao, Xiang Zhang, Xi Chen, Wenjie Li, Lebin Wang, Feifei Ren, Jiupeng Zhao, Frank Endres and Yao Li Preparation of WO₃ Films with Controllable Crystallinity for Improved Near-Infrared Electrochromic Performances. ACS Sustainable Chem. Eng. 2020, 8, 11658.
• [9] Anna Semenova, Alexander Eruzin, Pavel Bezrukov, Maxim Sychov, Sergey Mjakin, Tatiana Lukashova, Nikolay Sudar Improvement of parameters and conditions for magnetron sputtering of WO₃ layers to enhance their electrochromic performances. Materials Today: Proceedings 30 (2020) 606.
• [10] W. M. Posadowski, A. Wiatrowski, J. Dora, Magnetron sputtering process control by medium-frequency power supply parameter, Thin Solid Films 516, 2008, 4478-4482.
• [11] K. Krówka , A. Wiatrowski, W.M. Posadowski, Magnetron sputtering modes during pulsed deposition process determined by the analysis of power supply parameter, Thin Solid Films, 520, (2012), s. 4127-4130.
• [12] Rui-Tao Wen, Claes G. Granqvist and Gunnar A. Niklasson, Eliminating degradation and uncovering ion-trapping dynamics in electrochromic WO₃ thin films. LETTERS PUBLISHED ONLINE: 10 AUGUST 2015 | DOI: 10.1038/NMAT4368, page 996.
• [13] Wenkai Zhao, Yue Zhao, Ye Yang, Jia Li, Pinjun Lan, Jinhua Huang, and Weijie Song, Direct Regulation of O/W Stoichiometric Ratio and Microstructure in Tungsten Oxide Electrochromic Films by Ar Pressure Using Oxide Target Sputtering, Phys. Status Solidi A 2020, 217, 1900999, page 6.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).