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NiO和WO3互补型电致变色薄膜及器件的制备与性

能的开题报告

一、研究背景

电致变色技术被广泛应用于光学、建筑、汽车和航空等领域。其中，

电致变色薄膜在光学显示、节能建筑和智能车窗等方面具有广阔的应用

前景。通过改变材料的光学性能来实现电致变色，是电致变色薄膜的主

要机理。根据其工作原理，电致变色薄膜可以分为两类：吸收型和反射

型。常用的吸收型电致变色材料有NiO、WO3和CoO等。通过外加电场，

可以改变其电荷状态，从而调节其吸收和透射性质，实现颜色变化。其

中，NiO是一种具有较高透明度和较强吸收性能的宽带隙半导体材料，其

电荷状态的改变可以导致其光学性质的变化。而WO3是一种典型的蓝宝

石材料，具有明显的能带结构，其电荷状态的改变可以导致电子在其能

带中的位置发生调整，从而改变其可见光谱的吸收和透射性质。

为了进一步提高电致变色薄膜的性能和稳定性，理论和实验研究不

断深入。通过制备互补型结构的电致变色薄膜，将可以充分发挥不同材

料的优点，实现高效、稳定的颜色变化。因此，本研究将采用NiO和

WO3作为基础材料，制备互补型电致变色薄膜及器件，并探究其光学性

能和稳定性。

二、研究内容和方法

1.基础研究

(1)制备NiO和WO3单层薄膜，采用激光溅射法或热蒸发法制备。

利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜

（TEM）等手段对样品进行表征，并研究其光学性质。

(2)制备NiO/WO3互补型薄膜。采用分子束外延法或物理气相沉积

法制备NiO/WO3互补型薄膜。通过控制不同材料的厚度和摩擦系数，实

现薄膜的复合和对应的电致变色性能的控制。使用XRD、SEM、TEM等

手段对薄膜进行结构和性能表征。

(3)研究NiO/WO3互补型电致变色薄膜的电学和光学性能。通过制

备样品器件对其在外加电场下的颜色变化进行测量，并研究其光学稳定

性和耐久性。

2.应用研究

(1)将NiO/WO3互补型薄膜应用于光学显示领域。尝试将其应用于

智能手机、平板电脑和电子书等设备上，并探究其在高温和高湿度环境

下的稳定性和可靠性。

(2)将NiO/WO3互补型薄膜应用于节能建筑领域。尝试将其应用于

建筑玻璃、门窗和隔断等领域，并研究其在冬季加热和夏季隔热的性能。

三、研究意义

本研究将对互补型电致变色薄膜及器件的制备方法、光学性能和应

用进行研究，具有重要的学术和应用意义。一方面，研究结果将有助于

深入理解电致变色机理，拓展先进成纳米光电材料和器件研究的新方向

和新思路。另一方面，研究结果将有望推动电致变色技术在光学、建筑、

汽车和航空等领域的应用，为保障人类社会可持续发展做出贡献。