Revestimentos multicamada PVD com comportamento electrocrómico

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Monteiro, Alcino João dos Santos Cunha
Data de Publicação: 2005
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/1822/3280
Resumo: Dissertação de mestrado.
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spelling Revestimentos multicamada PVD com comportamento electrocrómicoDissertação de mestrado.A disponibilidade limitada dos combustíveis fósseis e nucleares e seus impactos ambientais, torna o uso de fontes de energia renováveis um facto de extrema importância na actualidade mundial. A aplicação de revestimentos em “janelas inteligentes” permite aumentar a eficiência energética e o conforto de uma habitação. Os filmes finos electrocrómicos apresentam elevado interesse devido às suas potenciais aplicações em aparelhos ópticos. Como electrocromismo entende-se a alteração reversível na transmissão e/ou reflexão da luz, causada por a aplicação de uma voltagem externa. O óxido de tungsténio é um dos mais estudados materiais electrocrómicos, podendo ser depositado por pulverização reactiva com magnetrão. Dependendo das condições de deposição e das técnicas de deposição os filmes finos podem apresentar diferenças estruturais, ópticas e eléctricas. O objectivo principal deste trabalho consiste na obtenção e optimização de revestimentos W, WO3 e ITO por pulverização catódica. Uma das principais vantagens desta técnica PVD reside no facto de ser um processo atomístico em vácuo, o que permite a deposição de filmes densos (ou porosos) com níveis controlados de defeitos. Os revestimentos de W depositados a baixa pressão de deposição apresentam valores de reflexão e de condutividade eléctrica elevados, ß-W é a fase cristalográfica presente e as tensões mecânicas são de compressão. Para pressões intermédias (2Pa) as propriedades eléctricas e ópticas degradam-se, as tensões mecânicas são de tensão, existindo uma mistura de fases cristalográfica (W e ß-W). A deposição a pressões elevadas leva à degradação acentuada das propriedades ópticas e eléctricas e os revestimentos tornam-se amorfos. Os resultados experimentais dos filmes finos de óxido de tungsténio permitem concluir que as propriedades dos revestimentos são dependentes da presença de uma fase deficiente em oxigénio (W20O58). É possível obter valores de transmissão superiores a 80% para concentrações de gás reactivo superiores a 30%. A deposição de filmes finos de WO3 em substratos de ITO/vidro permitiu a utilização de polarização. O bombardeamento do revestimento em crescimento com electrões levou a um aumento da cristalinidade, enquanto que a utilização de iões para assistir a deposição levou à amorfização. Os testes electrocrómicos permitiram observar o efeito de coloração consequente da inserção de iões de H+ na camada de óxido de tungsténio. A transmissão diminuiu aproximadamente 90% após a intercalação dos referidos iões. Os conjuntos vidro/ITO/WO3 depositados com polarização apresentam o melhor valor para a eficiência de coloração. Este resultado pode ser relacionado com o estado amorfo e maior densidade do filme fino de óxido de tungsténio. O melhor compromisso entre as propriedades ópticas e eléctricas (Figura de Mérito igual a 12,1) dos filmes finos de ITO foi obtido para o revestimento depositado com polarização negativa (-60V), à pressão de 0.06Pa, com a tensão de deposição de 430V, para o tempo de deposição de 5 minutos. No entanto, apenas foram alcançados valores de transmissão superiores a 80% para tempos de deposição inferiores a 2 minutos.The fossil and nuclear energy environmental impact and limited resources, in today’s would, made the use of alternative energy sources a fact of the most importance. The simple fact of coatings deposition in “smart windows” opens the possibility to increase energetic efficiency and comfort in a house. The importance of electrochromic thin films is due to its applications on optics devices. The electrochromic effect can be defined as a light transmission or reflection reversible modification in the result of a voltage application. Tungsten oxide is a very well study electrochromic material, and it can be deposited by magnetron sputtering. Structural, optical and electrical properties of coatings can be modulated as a consequence of deposition conditions, and techniques. The deposition and optimization of W, WO3 and ITO coatings is the main objective of this work. Vacuum atomistic deposition of PVD thin films gives the possibility to obtain dense (or porous) coatings, with a defects level control. Low pressure tungsten coatings deposited show high reflection and electrical conductivity values, ß-W crystallographic phase, and compressed stress. At medial deposition pressure (2Pa) the optical and electrical properties degraded, the mechanical stress is tensile, and the crystallography shows a mixture of W and ß-W phases. The accentuated degradation of optical and electrical properties, and the obtained of amorphous coatings, is a consequence of high pressure deposition conditions. Experimental results of tungsten oxide thin films give the possibility to conclude that coatings properties are dependent of a deficient oxygen phase (W20O58). It is possible to obtain transmission levels higher than 80%, for reactive gas concentration bigger than 30%. The deposition of tungsten oxide coatings on ITO/glass substrates gives the possibility to apply a bias polarization. The electrons bombardment of the growing thin film increase the crystalline phases. In the other hand, the ions bombardment takes us to the coating amorphous phases. Electrochromic tests give the possibility to observe the coloration effect of H+ ions insertion on the tungsten oxide layer. The ions intercalation reduces the transmission to 90% of the normal state. The bias polarization of the tungsten oxide layer, during sputtering deposition, result in the best color efficiency of the glass/ITOWO3 multilayer structure. The best commitment between optical and electrical properties of ITO coating was obtained for deposition with negative polarization (-60V), at a 0,06Pa pressure, 430 deposition voltage, and 5 minutes deposition time. However, transmission values higher than 80% just can be obtained for deposition time inferior to 2 minutes.Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT).Teixeira, Vasco M. P.Universidade do MinhoMonteiro, Alcino João dos Santos Cunha2005-04-202005-04-20T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/1822/3280porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-07-21T12:45:47Zoai:repositorium.sdum.uminho.pt:1822/3280Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T19:43:41.619716Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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