Electrochromic in-situ tunable near-infrared light attenuator based on localized coordination-defective WO3-x thin films

MA Yan ,  

ZANG Haoliang ,  

YOU Xin ,  

LI Pan ,  

MA Hangyu ,  

CHEN Shuo ,  

LV Ying ,  

LIU Xingyuan ,  

摘要

La lámina de atenuación sintonizable es un componente óptico capaz de reducir de forma uniforme la intensidad de la luz en un amplio rango espectral sin modificar la distribución espectral de la luz, y muestra amplias perspectivas de aplicación en áreas como la imagen óptica, la detección optoelectrónica y las comunicaciones ópticas. A diferencia de los métodos de ajuste mecánico tradicionales, el desarrollo de la lámina de atenuación sintonizable in situ es clave para su miniaturización, inteligencia y alta integración. Los materiales electrocrómicos pueden cambiar la transmitancia óptica de manera continua y reversible bajo la acción de un voltaje externo, lo que los convierte en candidatos ideales para lograr la atenuación sintonizable in situ. Sin embargo, debido a las limitaciones de la estructura electrónica de los materiales electrocrómicos, los cambios espectrales de cada banda son muy desiguales, lo que dificulta satisfacer los requisitos de atenuación uniforme de banda ancha. Además, los electrodos transparentes comúnmente utilizados como el óxido de estaño e indio (ITO), el óxido de estaño dopado con flúor (FTO), tienen una baja transmitancia en el infrarrojo cercano, lo que limita seriamente el desarrollo y la aplicación de la atenuación sintonizable infrarroja cercana. Para hacer frente a los desafíos antes mencionados, este estudio depositó una película delgada de WO3-x con defectos de coordinación locales en un electrodo transparente de óxido de indio dopado con cerio (Ce: In2O3, ICO), preparando así una lámina de atenuación sintonizable electrocrómica in situ para el infrarrojo cercano, con una atenuación uniforme de banda ancha (1000 ~ 2500 nm, fluctuación de transmitancia solo 7.2%), su contraste óptico máximo es del 51.7%, los tiempos de respuesta a la coloración y decoloración son respectivamente 6.3 y 4.7 segundos, la eficiencia de coloración alcanza 80.7 cm² s-1 (1000 nm), y después de 2500 ciclos, el contraste óptico solo disminuye en un 4.7%. Los resultados relevantes proporcionan referencias para el diseño y la construcción de láminas de atenuación infrarroja cercanas sintonizables de alto rendimiento.

关键词

in-situ tunable;near-infrared (NIR) optical attenuator;electrochromism;WO3-x;broadband transparent electrode

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