무기물 전기변색소자 적용을 위한 산화텅스텐 박막 특성 연구

Abstract

가역적인 색상의 전자크롬 소재를 기반으로 한 스마트 윈도우는 에너지 효율을 전달할 수 있다. 스마트창에 가장 많이 쓰이는 소재는 유기중합체를 중심으로 한 전자크롬 필름으로, WO3는 발색효율이 높고 수명이 길어 무기물 중 유력한 후보로 큰 주목을 받았다. WO3의 전자크롬은 WO3/전자기 인터페이스에서의 W6+와 W5+이온 사이의 산화환원 반응에 기인한다. 스마트 윈도우용 WO3에 대한 대부분의 보고된 연구는 상대적으로 반응이 느린 반면, WO3 박막의 반응 시간은 화학양론, 밀도, 박막 표면의 반응 부위 수에 의해 결정되었다. WO3 박막은 솔겔, 전기 증착, 열수, 화학 증기 증착, 무선 주파수 스퍼터링을 포함한 여러 가지 방법으로 준비되었다. 본 연구에서는 WO3 박막을 RF 스퍼터링 방식의 RF 스퍼터링 방식으로 제작하였습니다. 모든 WO3 박막의 두께는 스퍼터링 시간을 조절하여 일정하게 유지되었고 스퍼터링 파워는 다양했습니다. 에너지 산란 X선 분광법, 현장 방출 스캐닝 전자 현미경, 원자력 현미경 등을 이용해 화학양론 및 형태학을 분석했다. 필름 밀도는 X선 반사율로 측정되었다. 스마트 윈도우 적용을 위해 WO3 박막의 홀 효과 측정 및 전기화학적 특성을 분석하였습니다. 이 논문은 무기 전자크롬 소자의 적용을 위한 WO3 박막 특성 개선에 도움이 될 것입니다.|Smart windows based on reversibly colored electrochromic materials are able to impart energy efficiency. The most widely use materials for the smart windows are the electrochromic films mainly based on organic polymers; WO3 as an potential candidate among inorganic materials has attracted great attention due to its high coloration efficiency and long life time. Electrochromism of the WO3 is attributed to the redox reactions between W6+and W5+ions at the WO3/electrolyte interface. Most reported studies on the WO3 for the smart windows showed relatively slow response, while the response time of the WO3 thin films was determined by stoichiometry, density, and number of reaction sites on the surface of the thin films. WO3 thin films were prepared by several methods including sol-gel, electrodeposition, hydrothermal, chemical vapor deposition, and radio frequency (RF) sputtering. In this study, the WO3 thin films were fabricated by RF sputtering method with a change of RF sputtering power. The thickness of all WO3 thin films was kept constant by adjusting sputtering time while the sputtering power was varied. Stoichiometry and morphologies were analyzed by using energy-dispersive X-ray spectroscopy, field emission scanning electron microscope, and atomic force microscopy. Film density was measured with X-ray reflectivity. Hall effect measurement and electrochemical characteristics of the WO3 thin films were analyzed for application of the smart windows. This thesis will be helpful in improving the WO3 thin-film characteristics for the application of inorganic electrochromic devices.