1 精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室，北京理工大学光电学院，北京 100081
2 北京理工大学长三角研究院，浙江 嘉兴 314001
建立了一种以面心立方三维光子晶体为基础的有限元预测模型，研究了纳米粒子折射率、溶剂折射率、粒子直径、粒子间距等参数对反射光谱的影响。根据预测结果制备了优化尺寸的Fe3O4@SiO2纳米粒子电调谐器件。结果表明，有限元模型预测的反射光谱中心波长在680 nm至455 nm范围内移动，与制备器件的测试光谱匹配性良好。与解析预测模型相比，建立的三维有限元预测模型得到的反射光谱中心波长的预测结果准确性更高。对于非核壳结构，两种模型的预测误差范围分别为0.49%~1.70%、0.82%~1.49%，表现相当；对于核壳结构，两种模型的预测误差范围分别为3.51%~6.11%、0.28%~1.34%。本文建立的三维有限元模型将预测误差典型值降低为原来的1/5.9。所提模型可用于准确预测胶体体系下自组装光子晶体反射光谱的动态调谐能力，弥补了解析预测模型在核壳结构光子晶体预测准确性方面的不足，可指导粒子材料参数和结构参数设计，以及可调谐范围的优化区间筛选。对反射光谱幅值和谱宽预测准确性的提升需进一步考虑短程有序结构等随机微扰特性的影响。
光谱学 胶体体系 自组装光子晶体 动态变色器件 有限元预测模型 反射光谱中心波长
1 Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
2 Shenzhen Geim Graphene Center, Tsinghua Shenzhen International Graduate School, Tsinghua University, Shenzhen 518055, China
Frontiers of Optoelectronics
2021, 14(3): 298–310
1 1.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室, 上海 200050
2 2.中国科学院大学, 北京 100049
全固态电致变色器件以其光学对比度高、响应速度快以及良好的循环稳定性等特点而广泛应用于节能窗、屏幕显示、多功能储能设备等诸多领域。然而, 传统的基于单层电解质体系的全固态电致变色器件常受限于光学透过率和溅射效率的不足。本工作利用反应直流磁控溅射技术成功制备了基于LiAlOx/Ta2O5/LiAlOx(ATA)三明治结构电解质的全固态电致变色器件。通过引入ATA三明治结构电解质, 所制得的七层体系电致变色器件(ITO/NiO/LiAlOx/Ta2O5/LiAlOx/WO3/ITO)兼具了优异的透光率和可观的溅射效率。该全固态电致变色器件取得了令人满意的着色效率(79.6 cm2/C), 更快的响应速度(着色时间1.9 s, 褪色时间1.6 s)以及数百次循环的良好稳定性。此外, ATA三明治结构电解质充分利用了Ta2O5优异的离子传输速率和稳定性, 并提供了足够的锂离子以满足快速变色切换的需求。因而, 通过连续直流溅射制备的基于ATA三明治结构电解质的全固态电致变色器件有望为高性能电致变色器件的量产和实际应用提供重要的指导。
无机全固态 电致变色器件 多层电解质 溅射效率 光学设计 inorganic all-solid-state electrochromic device multilayer electrolyte sputtering efficiency optical design
1 1.物理学院，北京航空航天大学 北京 100191
2 2.能源与动力工程学院, 北京航空航天大学 北京 100191
电致变色器件(Electrochromic Devices, ECDs)是一种颜色变化受电压调控的智能装置, 具有工作温度范围宽、光学对比度高、可逆双稳态性能好、驱动电压低和能耗低等优点, 在智能动态调光窗、全彩色电子显示屏、防眩光护目镜、自适应双隐身伪装以及可视化储能等领域展现出了巨大的应用潜力。阴极着色材料氧化钨(WO3)和阳极着色材料氧化镍(NiO)是两种被广泛研究的无机电致变色材料, 由WO3和NiO薄膜组成的互补型电致变色器件在大规模智能窗的应用中具有极高的商业价值。改善电致变色器件的综合性能如光学调制范围、响应速度、循环寿命和耐候性等问题一直备受关注。本文围绕互补型电致变色器件的结构组成, 综述了基于WO3和NiO的电致变色全器件的近期研究进展。首先分别阐述了WO3和NiO薄膜的电致变色机理和衰退机制, 讨论了改进制备工艺、元素掺杂改性、设计纳米结构和引入复合材料这四种薄膜性能优化策略的作用和最新研究进展, 其次, 按照器件的组成成分和结构设计介绍了互补型电致变色全器件的分类体系, 总结了各组分材料的选择和器件结构对器件综合性能的影响, 最后对电致变色器件的应用前景和发展趋势进行了展望。
电致变色器件 氧化钨 氧化镍 综述 electrochromic device tungsten oxide nickel oxide review
南方科技大学 电子与电气工程系，广东 深圳 518055
电致变色(Electrochromism，EC)器件，具有工作电压低、多稳态、静态无功耗、变色功耗低、透光度/反射度连续可调等特点。WO3制作的电致变色器件存在响应时间过长、光学调制幅度较低等问题。为了能够进一步缩短响应时间，本文使用WO3作为变色层的材料并制备电致变色器件，研究了不同氩氧流量比下对WO3薄膜的影响以及对响应时间的影响，且以Ag-WO3复合层作为变色层的改进方案来制备电致变色器件，研究其对响应时间的影响。研究表明：当氩氧流量比为50∶50时，WO3薄膜制备的电致变色器件的响应时间最短，着色响应时间与褪色响应时间分别为21.27 s与11.68 s ；Ag-WO3复合薄膜制作的电致变色器件，当Ag层厚度为6 nm时，两种响应时间最小，着色响应时间与褪色响应时间分别为12.71 s和7.89 s。WO3薄膜制作的电致变色器件，在不同氩氧流量比下器件的响应时间受到影响；Ag-WO3复合薄膜制作的电致变色器件响应时间与用WO3制作的器件相比明显缩短，但是当Ag层厚度增加时，器件的响应时间随之增加。
电致变色器件 WO3薄膜 Ag-WO3复合薄膜 响应时间 electrochromic device WO3 film Ag-WO3 composite film response time
1 华南理工大学 材料科学与工程学院 发光材料与器件国家重点实验室 高分子光电材料与器件研究所, 广州 510640
2 华南农业大学 电子工程学院, 广州 510642
讨论了基本的EC器件结构设计、被广泛应用的阴极氧化物材料(WO3)的结构以及改善其性能的一些方法和新型固体电解质材料。最后, 对EC器件的未来发展做了展望。
溶液法 电致变色器件 三氧化钨 纳米结构 固体电解质 solution process electrochromic device Tungsten oxide nanostructure solid-state electrolyte
中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
提出了一种新的电致变色薄膜的锂化方法"通过电子枪蒸镀锂单质,提高了锂的离化率,从而提高了锂化效果。采用此技术研制的全固态电致变色薄膜器件获得了较好的变色特性,透射式和反射式全固态电致变色薄膜器件的变色性能分别为50%～5%和70%～20%。
电致变色 锂化 全固态电致变色薄膜器件
