|
การศึกษาฟิล์มทังสเตนไตรออกไซด์และทังสเตนไตรออกไซด์เจือด้วยไทเทเนียมที่เตรียมโดยวิธี ดีซี แมกนีตรอนสปัตเตอริง ร่วมกับการเคลือบแบบเอียงมุมและออกซิเดชันด้วยความร้อนสำหรับสมบัติอิเล็กโตรโครมิก |
|---|---|
| รหัสดีโอไอ | |
| Title | การศึกษาฟิล์มทังสเตนไตรออกไซด์และทังสเตนไตรออกไซด์เจือด้วยไทเทเนียมที่เตรียมโดยวิธี ดีซี แมกนีตรอนสปัตเตอริง ร่วมกับการเคลือบแบบเอียงมุมและออกซิเดชันด้วยความร้อนสำหรับสมบัติอิเล็กโตรโครมิก |
| Creator | เกษกานดา ยมภา |
| Contributor | กมล เอี่ยมพนากิจ, ที่ปรึกษา |
| Publisher | มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ |
| Publication Year | 2568 |
| Keyword | ทังสเตนไตรออกไซด์, ไทเทเนียม, ดีซี แมกนีตรอนสปัตเตอริง, การเคลือบแบบเอียงมุม, สมบัติอิเล็กโตรโครมิก, Tungsten trioxide, Titanium, DC magnetron sputtering, Oblique angle deposition, Electrochromic |
| Abstract | งานวิจัยนี้มุ่งศึกษาและพัฒนาสมบัติทางแสงรวมถึงสมบัติอิเล็กโตรโครมิกของฟิล์มบางทังสเตนไตรออกไซด์ (WO3) และฟิล์มทังสเตนไตรออกไซด์เจือด้วยไทเทเนียม (Ti-WO3) เพื่อประยุกต์ใช้ในเทคโนโลยีหน้าต่างอัจฉริยะ โดยทำการเตรียมฟิล์มบางบนกระจกอินเดียมทินออกไซด์ (ITO) และ กระจกเคลือบดีบุกออกไซด์เจือฟลูออรีน (FTO) ด้วยเทคนิคดีซี แมกนีตรอนสปัตเตอริงร่วมกับการเคลือบแบบเอียงมุม (OAD) ที่มุม 85 องศา และปรับปรุงคุณภาพฟิล์มด้วยกระบวนการออกซิเดชันด้วยความร้อน โครงสร้างทางกายภาพและสัณฐานวิทยาของฟิล์มบางถูกตรวจสอบด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดชนิดฟีลด์อีมิสชัน (field emission scanning electron microscope, FE-SEM) และเทคนิคการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ (X-Ray Diffraction, XRD) วิเคราะห์องค์ประกอบธาตุด้วยเทคนิคสเปกโทรสโกปีการกระจายพลังงานรังสีเอกซ์ (Energy-dispersive X-ray Spectroscopy, EDS) ตรวจสอบสมบัติทางแสงและสมบัติอิเล็กโตรโครมิกด้วยเครื่องสเปกโทรโฟโตมิเตอร์ (uv-visible spectrophotometer, UV-Vis) และเทคนิคไซคลิกโวลแทมเมตริก (cyclic voltammetry, CV) โดยทดสอบการเปลี่ยนสีและประสิทธิภาพการทำงานภายใต้ระบบสารละลายอิเล็กโทรไลต์ ผลการทดสอบสมบัติทางแสงและสมบัติอิเล็กโตรโครมิกในส่วนแรกพบว่า ฟิล์มบาง WO3 ที่เตรียมด้วยกำลังสปัตเตอริงต่ำ (50 W) และผ่านการออกซิเดชันที่อุณหภูมิ 400 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 2 ชั่วโมง แสดงโครงสร้างผลึกโมโนคลินิกที่มีความสม่ำเสมอ โดยให้ค่าการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นเชิงแสงสูงสุดเท่ากับ 0.4501 (ณ ความยาวคลื่น 700 nm) ประสิทธิภาพการเกิดสีสูงสุดเท่ากับ 22.721 cm2/C และมีความเสถียรในการรับ-คายไอออนดีที่สุด สำหรับผลการเปรียบเทียบในส่วนที่สองระหว่างฟิล์ม WO3 บริสุทธิ์ และฟิล์ม Ti-WO3 ที่สัดส่วน Ti:W ต่างกัน (5:95 และ 50:50 wt%) หลังการอบที่อุณหภูมิ 500 องศาเซลเซียส ชี้ให้เห็นว่าการเจือไทเทเนียมในสัดส่วนที่สูงเกินไป (50:50 wt%) ส่งผลให้เกิดเฟสอะนาเทสของ TiO2 เข้ามารบกวนการเติบโตของผลึก WO3 และทำให้ประสิทธิภาพการเปลี่ยนสีลดลงอย่างมีนัยสำคัญ อย่างไรก็ตาม การเจือไทเทเนียมในสัดส่วนที่เหมาะสมที่ 5:95 wt% สามารถช่วยเพิ่มความเสถียรและความคงทนต่อปฏิกิริยารีดอกซ์ของฟิล์มได้อย่างเด่นชัด โดยยังคงให้ประสิทธิภาพการเกิดสี (8.752 cm2/C) ใกล้เคียงกับฟิล์มบริสุทธิ์ ในส่วนสุดท้าย ผลการศึกษาของระยะเวลาในการสปัตเตอริงฟิล์ม Ti-WO3 (5:95 wt%) พบว่าการเพิ่มเวลาส่งผลให้ฟิล์มมีความหนาและความเข้มของธาตุองค์ประกอบเพิ่มขึ้น ทว่าการเจือไทเทเนียมร่วมกับการจำกัดอุณหภูมิการอบไว้ที่ 400 องศาเซลเซียส จะส่งผลให้ฟิล์มมีโครงสร้างแบบอสัณฐานหรือมีความเป็นผลึกต่ำ เนื่องจากการแทรกตัวของอะตอมไทเทเนียมเข้าไปขัดขวางการจัดเรียงตัวของโครงข่ายผลึก WO3 ซึ่งผลการศึกษานี้แสดงให้เห็นว่าการควบคุมกำลัง อัตราส่วนการเจือ และระยะเวลาในการเคลือบฟิล์มที่เหมาะสม เป็นปัจจัยสำคัญในการออกแบบและเพิ่มความคงทนของวัสดุอิเล็กโตรโครมิกเพื่อการใช้งานระยะยาว |
