Saf Ve Katkılı Niobyum Pentoksit İnce Filmlerin Optik, Yapısal, Elektriksel Ve Elektrokromik Özellikleri

Abstract

Elektrokromik cihazlar, hem optik hem de elektriksel uygulamalarda geniş bir kullanım alanı olan, fazla enerji harcamamalarına rağmen büyük oranda enerji tasarrufu sağlayan cihazlardır. Elektrokromik camlar, otomobillerde (ön ve yan camlarda, dikiz aynalarında), ekran uygulamalarında (bilgisayar ve televizyon ekranı, hesap makinesi ekranı, reklam panoları, yön levhaları), mimari alanda (binaların dış cepheleri, odaları birbirinden ayıran duvarlar, gizlilik gerektiren odalar veya bölmeler) ve diğer bazı özel uygulamalarda (uçak ve helikopterlerin camlarında, motosiklet kasklarında, güneş gözlüklerinde) kullanılmaktadırlar. Bu çalışmada, elektrokromik cihaz yapımı ve veriminin iyileştirilmesi amaçlanmıştır. Bunun için katodik elektrokromik özellik gösteren niobyum pentoksit malzemesi kullanılmıştır. Elektrokromik cihazın renklenen tabakası (yani elektrokromik tabaka), niobyum pentoksit kullanılarak kaplanmıştır. Kaplanan niobyum pentoksit tabakasının optik, yapısal, elektriksel ve elektrokromik özellikleri, tüm cihazın özelliklerini belli edeceği için bu tabakanın özellikleri incelenmiştir. Çalışmalarda, sol-jel ve sıçratarak kaplama yöntemi kullanılarak filmler kaplanmıştır. Her iki yöntemle kaplanan tüm filmlerde yüksek geçirgenlik gözlenmiştir. Sıçratarak kaplanan filmler sol-jel ile kaplanan filmlere göre daha sıkı yapı gösterdiği için bu filmlerin kırma indisi daha büyük çıkmıştır. Saf niobyum pentoksit filmlerin elektrokromik özelliklerini iyileştirmek için tungsten oksit, zirkonyum dioksit ve titanyum dioksit katkısı yapılarak elektrokromik ölçümler yapılmış, tungsten oksit ve titanyum dioksit katkısının niobyum pentoksitin elektrokromik özelliklerini olumlu yönde iyileştirdiği gözlenmiştir. Sıçratma yöntemi kullanılarak anodik nikel oksit ve katodik niobyum pentoksit içeren bir elektrokromik cihaz üretilmiş, cihazın performansı incelenmiştir. Üretilen cihazın renklenme etkinliğinin kaynaklarda verilen en büyük renklenme etkinliğine oldukça yakın çıkmıştır. Üretilen cihaz, uzun süreli çevrimlere dayanabilmiş, ayrıca cihazın çok hızlı şeffaflaştığı gözlenmiştir.

Electrochromic devices are frequently used in both optical and electrical applications. Although they do not consume much energy, they cause very huge amount of energy saving. Electrochromic windows can be used in automobiles (front glass, rear view mirror), display applications (computer and TV display, calculator display, advertisement board, signboard), architectural applications (front face of building, walls) and some special applications (windows of airplane and helicopter, glass of the motorcycle helmet, sunglass). Producing an electrochromic device and improving its efficiency is aimed in this study. For this aim coloring (electrochromic) layer in the electrochromic device was coated by cathodic niobium pentoxide. Optic, structural, electrical and electrochromic properties of niobium pentoxide layer were studied. Sol-gel and sputtering methods were used for coating the films. High transmittance was observed for the films coated using both methods. Sputter coated films had higher refractive index since the structure of sputter coated films is dense and harder than sol-gel coated films. Tungsten oxide, zirconium oxide and titanium oxide doping were performed in order to improve the electrochromic properties of pure niobium pentoxide films. It was observed that tungsten oxide and titanium oxide doping improves the electrochromic properties of pure niobium pentoxide films. An electrochromic device was produced by using anodic nickel oxide and cathodic niobium pentoxide layers, and the performance of this device was investigated. Coloration efficiency of the produced device was found very close to literature data. The device was stable after long-term cycling. A very fast bleaching property of the device was also observed.