|
การเพิ่มประสิทธิภาพสมบัติทางอิเล็กโตรโครมิคของฟิล์มรูพรุนนาโนทังสเตนไตรออกไซด์ที่เตรียมด้วยการแอโนไดเซชันสำหรับอุปกรณ์อิเล็กโตรโครมิค |
|---|---|
| รหัสดีโอไอ | |
| Title | การเพิ่มประสิทธิภาพสมบัติทางอิเล็กโตรโครมิคของฟิล์มรูพรุนนาโนทังสเตนไตรออกไซด์ที่เตรียมด้วยการแอโนไดเซชันสำหรับอุปกรณ์อิเล็กโตรโครมิค |
| Creator | วัชราภรณ์ ทองจุล |
| Contributor | กมล เอี่ยมพนากิจ, ที่ปรึกษา |
| Publisher | มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ |
| Publication Year | 2568 |
| Keyword | ฟิล์มทังสเตนออกไซด์, สมบัติอิเล็กโตรโครมิค, แอโนไดเซชัน, การเจือไทเทเนียม, สารละลายอิเล็กโตรไลต์, อุปกรณ์อิเล็กโตรโครมิค, Tungsten oxide films, Electrochromic properties, Anodization, Titanium doping, Electrolyte solution, Electrochromic device |
| Abstract | งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาปัจจัยที่มีผลต่อสมบัติอิเล็กโตรโครมิคของฟิล์มทังสเตนออกไซด์ (WO3) สำหรับการประยุกต์ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กโตรโครมิค โดยมุ่งเน้นการวิเคราะห์อิทธิพลของปัจจัยสำคัญ ได้แก่ เวลาและอุณหภูมิในการอบของฟิล์มก่อนและหลังการแอโนไดเซชัน ชนิดและความเข้มข้นของสารละลายอิเล็กโตรไลท์ รวมถึงผลของการเจือไทเทเนียม (Ti) ในฟิล์มทังสเตน (W) โดยฟิล์มทังสเตน–ไทเทเนียม (WTi) ถูกเตรียมบนกระจกนำไฟฟ้า FTO ด้วยเทคนิค ดีซี แมกนีตรอน สปัตเตอริง จากนั้นนำฟิล์มไปผ่านกระบวนการแอโนไดเซชันในสารละลาย NH4F ที่แรงดันไฟฟ้า 10 V เพื่อสร้างชั้นออกไซด์ และนำไปอบที่อุณหภูมิ 450–550 °C เพื่อปรับปรุงสมบัติของฟิล์ม สมบัติทางโครงสร้างและสัณฐานวิทยาถูกวิเคราะห์ด้วยเทคนิคการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์, กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด และ กล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม ขณะที่สมบัติทางแสงและสมบัติอิเล็กโตรโครมิคถูกประเมินด้วยเครื่องสเปกโตรโฟโตมิเตอร์ และ ไซคลิกโวลแทมเมททรี จากการศึกษาอุณหภูมิและเวลาในการอบของฟิล์ม W ก่อนการแอโนไดเซชันมีผลต่อโครงสร้างสัณฐานและสมบัติอิเล็กโตรโครมิคของฟิล์ม WO3 โดยฟิล์มที่เตรียมจาก W ที่ผ่านการอบเป็นเวลา 1.5 h. ภายใต้เงื่อนไข cool-down แสดงค่าความแตกต่างทางแสงสูงสุด 48.20% ในช่วงความยาวคลื่น 700–1000 nm และมีค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ของไอออนเท่ากับ 3.533×10-7 cm²/s ในขณะที่การศึกษาผลของชนิดและความเข้มข้นของสารละลายอิเล็กโตรไลท์พบว่า ฟิล์ม WO3 ที่ทดสอบในสารละลาย 0.1 M KOH แสดงค่าความแตกต่างทางแสงสูงสุด 55.88% ขณะที่ฟิล์มที่ทดสอบในสารละลาย 0.05 M H2SO4 ให้ค่าความแตกต่างทางแสง 48.11% การวิเคราะห์ด้วยเทคนิคไซคลิกโวลแทมเมททรี แสดงให้เห็นว่าสารละลาย H2SO4 ช่วยให้เกิดกระบวนการแทรกและการดึงไอออนได้มีประสิทธิภาพมากกว่า ในขณะที่สารละลาย KOH ให้ค่าการเปลี่ยนแปลงทางแสงและประสิทธิภาพการเกิดสีที่สูงกว่า โดยฟิล์ม WO3 ในสารละลาย 0.1 M KOH มีค่าสัมประสิทธิ์การแพร่เท่ากับ 4.859×10-8 cm²/s และมีค่าประสิทธิภาพการเกิดสีเท่ากับ 40.69 cm²/C นอกจากนี้ ยังพบว่าผลของการเติม Ti ต่อสมบัติของฟิล์ม โดยฟิล์ม WTiO แสดงความเป็นผลึกที่ดีขึ้นและมีความหนาแน่นของโครงสร้างรูพรุนสูงกว่าฟิล์ม WO3 บริสุทธิ์ ส่งผลให้มีเสถียรภาพทางไฟฟ้าเคมีที่ดีขึ้นระหว่างการทดสอบการเกิดสีและการจางสีหลายรอบ แม้ว่าการเพิ่มขึ้นของความเป็นผลึกจะทำให้ค่าความแตกต่างทางแสงลดลงบางส่วนก็ตาม ฟิล์ม WTiO อบที่อุณหภูมิ 500 °C แสดงค่าความแตกต่างทางแสงสูงสุด 38.79% ในขณะที่ฟิล์ม WO3 ที่อบที่ 450 °C ให้ค่าความแตกต่างทางแสงสูงสุด 44.91% เพื่อประเมินการประยุกต์ใช้งานจริง ได้มีการประกอบอุปกรณ์อิเล็กโตรโครมิคในโครงสร้าง FTO/ WO3 /gel electrolyte/NiO/ITO โดยใช้อิเล็กโตรไลท์แบบเจลที่เตรียมจากสารละลาย KOH และ H2SO4 ผลการทดสอบสมบัติทางแสงและการวัดทางไฟฟ้าเคมี แสดงให้เห็นว่าอุปกรณ์ที่ใช้อิเล็กโตรไลท์แบบเจลจาก KOH มีประสิทธิภาพทางอิเล็กโตรโครมิคสูงกว่า มีการตอบสนองการจางสีที่รวดเร็วกว่า และมีเสถียรภาพในการวนรอบการทำงานที่ดีกว่าอุปกรณ์ที่ใช้อิเล็กโตรไลท์จาก H2SO4 ผลการศึกษานี้แสดงให้เห็นว่า การควบคุมสภาวะการเตรียมฟิล์ม ชนิดของอิเล็กโตรไลท์ และการเติมสารเจือสามารถช่วยปรับปรุงสมบัติอิเล็กโตรโครมิคและเสถียรภาพของฟิล์ม WO3 ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งมีศักยภาพต่อการพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กโตรโครมิคสำหรับการประยุกต์ใช้ในหน้าต่างอัจฉริยะในอนาคต |
