實(shí)驗(yàn)名稱：電致變色調(diào)光器件的光學(xué)調(diào)控實(shí)驗(yàn)

研究方向：電致變色調(diào)光顯示

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：通過構(gòu)建多層結(jié)構(gòu)的電致變色器件結(jié)構(gòu)，采用信號(hào)發(fā)生器連接功率放大器，實(shí)現(xiàn)電致變色器件的外接供電，從而實(shí)現(xiàn)其光學(xué)性能在可見光波段的可逆調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)彩色的顯示效果。

測試設(shè)備：ATA-2031高壓放大器，信號(hào)發(fā)生器，紫外可見分光光度計(jì)，電腦等。

實(shí)驗(yàn)過程：實(shí)驗(yàn)以多層三明治結(jié)構(gòu)電致變色器件為核心，采用ITO玻璃為基底，磁控濺射法沉積200nm氧化鎢（WO?）作為電致變色層，旋涂法涂覆150nm厚PEDOT:PSS對電極層，中間填充LiClO?-PC凝膠電解質(zhì)作為離子導(dǎo)體。層間界面通過氧等離子體處理增強(qiáng)結(jié)合力，并在80℃真空環(huán)境中固化30分鐘以消除氣泡，提升結(jié)構(gòu)致密性。為實(shí)現(xiàn)器件的動(dòng)態(tài)光學(xué)調(diào)控，搭建外接供電系統(tǒng)：由Keysight33500B信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生方波信號(hào)（0.1Hz、±1.5V），經(jīng)AETechron7224功率放大器放大后接入器件電極，通過調(diào)節(jié)方波占空比（30%-70%）精準(zhǔn)控制鋰離子在WO?晶格中的嵌入深度。

光學(xué)性能測試同步使用OceanOpticsMaya2000Pro光譜儀監(jiān)測可見光波段（400-800nm）透射率變化，結(jié)合色坐標(biāo)計(jì)算驗(yàn)證多色切換效果。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)施加+1.5V正電壓時(shí)，鋰離子脫出使WO?呈現(xiàn)高透射率透明態(tài)（>70%）；施加梯度負(fù)電壓（-0.5~-1.5V）時(shí)，不同Li?嵌入量導(dǎo)致材料依次顯色為藍(lán)色（470nm）、灰綠色（580nm）及深灰色（650nm）。循環(huán)穩(wěn)定性測試中，器件在500次充放電后透射率衰減率<10%，響應(yīng)時(shí)間始終低于6秒。進(jìn)一步結(jié)合COMSOL模擬優(yōu)化層厚與界面設(shè)計(jì)，證實(shí)納米多孔結(jié)構(gòu)可縮短離子擴(kuò)散路徑，顯色對比度達(dá)68%以上，驗(yàn)證了電壓驅(qū)動(dòng)多色顯示的可行性。

圖：電致變色調(diào)光器件的光學(xué)調(diào)控實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：本工作通過金屬W反射層與電介質(zhì)WO?共振腔的協(xié)同設(shè)計(jì)，成功實(shí)現(xiàn)了無機(jī)電致變色器件（ECD）的全可見光范圍（460-725nm）動(dòng)態(tài)顏色調(diào)控，突破了傳統(tǒng)無機(jī)材料僅能呈現(xiàn)單藍(lán)色調(diào)的局限性。通過精確控制WO?薄膜厚度及驅(qū)動(dòng)電壓，光譜峰遷移幅度最高達(dá)181nm，覆蓋黃、青、紫、品紅等高飽和度顏色。器件兼顧低驅(qū)動(dòng)電壓（-1.5~0.5V）、高著色效率（75.3cm2·C?1）及長循環(huán)穩(wěn)定性（>1000次），尤其在柔性基底（PET）上驗(yàn)證了彎折穩(wěn)定性，為智能窗、柔性顯示等應(yīng)用提供了兼具美學(xué)與功能的解決方案。

圖：實(shí)驗(yàn)結(jié)果

功率放大器推薦：ATA-2031高壓放大器

圖：ATA-2031高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

本文實(shí)驗(yàn)素材由西安安泰電子整理發(fā)布。Aigtek已經(jīng)成為在業(yè)界擁有廣泛產(chǎn)品線，且具有相當(dāng)規(guī)模的儀器設(shè)備供應(yīng)商，樣機(jī)都支持免費(fèi)試用。西安安泰電子是專業(yè)從事功率放大器、高壓放大器、功率信號(hào)源、前置微小信號(hào)放大器、高精度電壓源、高精度電流源等電子測量儀器研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高科技企業(yè)。

審核編輯 黃宇