투과율 변화 유리와 전자종이에 적용이 가능한 전기변색 소자는 많은 연구자들의 관심을 받았다. 하지만 대면적화와 물과 수산화이온에 의한 열화현상은 해결해야 할 과제로 여전히 남아있다. 이번 연구에서는, 이 문제를 해결하기 위해서 전기영동 증착법, ...
투과율 변화 유리와 전자종이에 적용이 가능한 전기변색 소자는 많은 연구자들의 관심을 받았다. 하지만 대면적화와 물과 수산화이온에 의한 열화현상은 해결해야 할 과제로 여전히 남아있다. 이번 연구에서는, 이 문제를 해결하기 위해서 전기영동 증착법, RF스퍼터링법, 졸-겔 코팅법으로 텅스텐 옥사이드 박막을 제조하고 그 특성을 평가하였다. 전기영동 증착법으로 제조한 텅스텐옥사이드 박막은 인가된 전류에 따라 표면의 형태와 두께가 달라졌다. 또한, 40 mA의 높은 전류가 인가 될 경우, 증착과정에서 코팅솔루션 내의 수소이온이 텅스텐 옥사이드 박막으로 삽입/추출되면서 텅스텐옥사이드 층과 ITO 층의 박리현상을 일으켰다. 그러므로 텅스텐옥사이드 박막의 성능을 향상시키기 위해서, 100℃에서 24시간 동안 어닐링 열처리하였다. 어닐링 이후, 투과율 변화량과 변색효율은 84.2%와 41.5 cm2/C로 증가하였다. 게다가 박막의 스트레스가 완화되고 접착상태가 좋아져 사이클특성이 개선되었다. RF 스퍼터링은 매우 균일한 박막을 제조하는데 적합한 방법이다. 이번 연구에서도 70∼100 nm 두께를 가진 균일한 박막을 RF 스퍼터링으로 제조하였다. 그리고 증착과정에서 가스 분위기와 출력을 조절하여 제조한 텅스텐옥사이드 박막은 두께에 따라 높은 투과율 변화량과 변색효율을 나타내었다. 하지만 아르곤 가스만을 사용하여 증착한 텅스텐옥사이드 박막은 과도하게 존재하는 산소 공공에 의한 열화현상이 발견되었다. 따라서, RF 스퍼터링을 사용하여 텅스텐옥사이드 박막을 제조 할 때, 산소가스를 혼합하여 적당한 산소 공공을 형성하였을 때 전기변색 특성이 향상되는 것을 확인하였다. 한편, 졸-겔 코팅법으로 제조한 텅스텐옥사이드 박막은 다공성의 박막이 형성되었다. 하지만 페록소텅스틱 산과아세트 산의 비율을 높혀 치밀한 텅스텐 옥사이드 박막을 얻을 수 있었다. 그리고 열처리 전과 후의 특성을 비교한 결과, 혼합비율 1.3일 때 변색효율이 29.9 cm2/C로 가장 높은 값을 나타내었다. 하지만 여전히 모든 조건의 텅스텐옥사이드 박막에서 열화현상이 발견되었다. 따라서, 열화현상을 줄이기 위해 혼합비율과 숙성 시간의 변화와 최적의 열처리 조건을 확립하는 것이 필요할 것으로 판단된다.
투과율 변화 유리와 전자종이에 적용이 가능한 전기변색 소자는 많은 연구자들의 관심을 받았다. 하지만 대면적화와 물과 수산화이온에 의한 열화현상은 해결해야 할 과제로 여전히 남아있다. 이번 연구에서는, 이 문제를 해결하기 위해서 전기영동 증착법, RF 스퍼터링법, 졸-겔 코팅법으로 텅스텐 옥사이드 박막을 제조하고 그 특성을 평가하였다. 전기영동 증착법으로 제조한 텅스텐옥사이드 박막은 인가된 전류에 따라 표면의 형태와 두께가 달라졌다. 또한, 40 mA의 높은 전류가 인가 될 경우, 증착과정에서 코팅솔루션 내의 수소이온이 텅스텐 옥사이드 박막으로 삽입/추출되면서 텅스텐옥사이드 층과 ITO 층의 박리현상을 일으켰다. 그러므로 텅스텐옥사이드 박막의 성능을 향상시키기 위해서, 100℃에서 24시간 동안 어닐링 열처리하였다. 어닐링 이후, 투과율 변화량과 변색효율은 84.2%와 41.5 cm2/C로 증가하였다. 게다가 박막의 스트레스가 완화되고 접착상태가 좋아져 사이클특성이 개선되었다. RF 스퍼터링은 매우 균일한 박막을 제조하는데 적합한 방법이다. 이번 연구에서도 70∼100 nm 두께를 가진 균일한 박막을 RF 스퍼터링으로 제조하였다. 그리고 증착과정에서 가스 분위기와 출력을 조절하여 제조한 텅스텐옥사이드 박막은 두께에 따라 높은 투과율 변화량과 변색효율을 나타내었다. 하지만 아르곤 가스만을 사용하여 증착한 텅스텐옥사이드 박막은 과도하게 존재하는 산소 공공에 의한 열화현상이 발견되었다. 따라서, RF 스퍼터링을 사용하여 텅스텐옥사이드 박막을 제조 할 때, 산소가스를 혼합하여 적당한 산소 공공을 형성하였을 때 전기변색 특성이 향상되는 것을 확인하였다. 한편, 졸-겔 코팅법으로 제조한 텅스텐옥사이드 박막은 다공성의 박막이 형성되었다. 하지만 페록소텅스틱 산과 아세트 산의 비율을 높혀 치밀한 텅스텐 옥사이드 박막을 얻을 수 있었다. 그리고 열처리 전과 후의 특성을 비교한 결과, 혼합비율 1.3일 때 변색효율이 29.9 cm2/C로 가장 높은 값을 나타내었다. 하지만 여전히 모든 조건의 텅스텐옥사이드 박막에서 열화현상이 발견되었다. 따라서, 열화현상을 줄이기 위해 혼합비율과 숙성 시간의 변화와 최적의 열처리 조건을 확립하는 것이 필요할 것으로 판단된다.
Many researchers were fascinated by electrochromic devices (ECDs) due to the appearance of two important applications, variable transmission windows and electronic papers. However, problems still remain about scale-up and degradation. In this study, in order to settle these problems, high quality WO...
Many researchers were fascinated by electrochromic devices (ECDs) due to the appearance of two important applications, variable transmission windows and electronic papers. However, problems still remain about scale-up and degradation. In this study, in order to settle these problems, high quality WO3 thin films were fabricated by electrophoretic deposition (EPD), RF sputtering, and sol-gel coating. And then, optical and electrochemical properties of the fabricated WO3 thin film were evaluated by using FE-SEM, cyclic voltammetry (CV), chronocoulometry (CC), transmittance measurement, and XPS. The surface morphology and thickness of the as-deposited WO3 films were dependent on the applied current during EPD process. At the high applied current value of 40 mA, the adhesion of the as-deposited WO3 thin films became weak due to the insertion/extraction of the protons in the coating solution during EPD process. Therefore, it was thermally treated at 100?? for 24 h. After annealing, transmittance variation (??T) and coloration efficiency (CE) increased with 84.2% and 41.5 cm2/C, respectively. In addition, cyclability was improved due to both stress relaxation and good adhesion. WO3 thin films were also fabricated by RF sputtering deposition. And the effect of the applied power based on film thickness and the ratio of reaction gas on the film morphology and electrochromic properties has been investigated. Using only argon gas, the as-deposited WO3 thin films had very low stoichiometry and amorphous structure. These films showed degradation phenomenon during the transmittance measurement. However, using mixture gas of argon and oxygen, the as-deposited WO3 thin film exhibited good cyclability and fast response time. Meanwhile, WO3 thin film fabricated by sol-gel coating had highly porous structure. However, by using higher ratio of peroxotungstic acid (PTA) and acetic acid, the density of WO3 thin film increased. Then, optical and electrochromic properties of WO3 thin film were compared before and after thermal treatment. A thermally treated WO3 thin film with ratio of 1.3 exhibited the highest coloration efficiency of 29.9 cm2/C. However, all samples still have high degradation. Therefore, in order to decrease the degradation of the sol-gel derived WO3 thin film, fabrication conditions have to be optimized by changing mixing ratio, aging time, heat treatment temperature, and so on.
Many researchers were fascinated by electrochromic devices (ECDs) due to the appearance of two important applications, variable transmission windows and electronic papers. However, problems still remain about scale-up and degradation. In this study, in order to settle these problems, high quality WO3 thin films were fabricated by electrophoretic deposition (EPD), RF sputtering, and sol-gel coating. And then, optical and electrochemical properties of the fabricated WO3 thin film were evaluated by using FE-SEM, cyclic voltammetry (CV), chronocoulometry (CC), transmittance measurement, and XPS. The surface morphology and thickness of the as-deposited WO3 films were dependent on the applied current during EPD process. At the high applied current value of 40 mA, the adhesion of the as-deposited WO3 thin films became weak due to the insertion/extraction of the protons in the coating solution during EPD process. Therefore, it was thermally treated at 100?? for 24 h. After annealing, transmittance variation (??T) and coloration efficiency (CE) increased with 84.2% and 41.5 cm2/C, respectively. In addition, cyclability was improved due to both stress relaxation and good adhesion. WO3 thin films were also fabricated by RF sputtering deposition. And the effect of the applied power based on film thickness and the ratio of reaction gas on the film morphology and electrochromic properties has been investigated. Using only argon gas, the as-deposited WO3 thin films had very low stoichiometry and amorphous structure. These films showed degradation phenomenon during the transmittance measurement. However, using mixture gas of argon and oxygen, the as-deposited WO3 thin film exhibited good cyclability and fast response time. Meanwhile, WO3 thin film fabricated by sol-gel coating had highly porous structure. However, by using higher ratio of peroxotungstic acid (PTA) and acetic acid, the density of WO3 thin film increased. Then, optical and electrochromic properties of WO3 thin film were compared before and after thermal treatment. A thermally treated WO3 thin film with ratio of 1.3 exhibited the highest coloration efficiency of 29.9 cm2/C. However, all samples still have high degradation. Therefore, in order to decrease the degradation of the sol-gel derived WO3 thin film, fabrication conditions have to be optimized by changing mixing ratio, aging time, heat treatment temperature, and so on.
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