Filtro eletrocrômico ajustável in situ para infravermelho próximo baseado em filme WO3-x com defeitos locais de coordenação
摘要
Um filtro de atenuação sintonizável é um componente óptico capaz de atenuar uniformemente a intensidade da luz em uma ampla faixa espectral sem alterar a distribuição espectral. Esse componente mostra amplas perspectivas de aplicação nos campos de imageamento óptico, detecção fotoelétrica e comunicações ópticas. Diferentemente dos métodos tradicionais de sintonia, como a rotação mecânica, o desenvolvimento de filtros de atenuação sintonizáveis in situ é a chave para alcançar miniaturização, inteligência e alta integração. Materiais eletrocrômicos podem alterar continuamente e reversivelmente a transmitância óptica sob a ação de uma voltagem externa, sendo candidatos ideais para a realização de filtros de atenuação sintonizáveis in situ. No entanto, devido às limitações da estrutura eletrônica dos materiais eletrocrômicos, as mudanças espectrais em cada faixa são desiguais, dificultando atender aos requisitos de atenuação uniforme em banda larga. Além disso, eletrodos transparentes comuns, como óxido de índio e estanho (ITO) e óxido de estanho dopado com flúor (FTO), possuem baixa transmitância no infravermelho próximo, restringindo seriamente o desenvolvimento e aplicação de filtros de atenuação ajustáveis no infravermelho próximo. Para enfrentar esses desafios, este estudo depositou um filme de WO3-x com defeitos locais de coordenação sobre um eletrodo transparente de banda larga visível e infravermelho próximo de óxido de índio dopado com cério (Ce∶In2O3, ICO), preparando um filtro eletrocrômico ajustável in situ para infravermelho próximo. Foi alcançada uma atenuação equilibrada da transmitância em banda larga (1 000~2 500 nm, com flutuação de transmitância de apenas 7,2 %), com contraste óptico máximo de 51,7 %, tempos de resposta de coloração e descoloração de 6,3 s e 4,7 s, eficiência de coloração de 80,7 cm2·C-1 (em 1 000 nm) e, após 2 500 ciclos, o contraste óptico diminuiu apenas 4,7 %. Os resultados relevantes fornecem referência para o design e construção de filtros eletrocrômicos ajustáveis de alto desempenho para infravermelho próximo in situ.
关键词
ajustável in situ; filtro atenuador de infravermelho próximo; eletrocrômico; WO3-x ; eletrodo transparente de banda larga
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