Electrocromismo en películas delgadas de dióxido de titanio y dióxido de titanio fluorado

Abstract

En este trabajo se fabricaron películas delgadas de dióxido de titanio y de dióxido de titanio fluorado. La técnica empleada fue sputtering reactivo a partir de un cátodo de titanio y combinando diferentes proporciones de argón, oxígeno y freón (CF4) en la cámara. Las películas obtenidas se evaluaron desde el punto de vista electrocrómico, integrándolas como electrodo de trabajo en una celda electroquímica. Bajo condiciones de sputtering adecuadas, se obtuvieron propiedades ópticas y electroquímicas con alta reproducibilidad. Las propiedades físicas y químicas de estos materiales se caracterizaron par diferentes técnicas Las características ópticas por medio de las espectroscopias visible e infrarroja; las características electroquímicas, por medio de la potenciometría y la espectroscopia de impedancias. Para investigar la influencia de la estructura sobre las propiedades electrocrómicas se utilizaron las técnicas de difracción de rayos X y microscopia de fuerza atómica. Finalmente, la composición elemental se obtuvo a partir de la espectroscopia por retrodispersión de Rutherford. En este trabajo se demostró por primera vez, que la adición de pequeñas cantidades de fluor sobre el óxido de titanio, cambia notablemente las propiedades electrocrómicas de este material. La eficiencia eleetrocrómica aumenta con el contenido de fluor sin afectar la durabilidad de las películas frente a períodos prolongados mayores a 20,000 ciclos entre los estados claro y oscuro. Se muestra evidencia experimental de las semejanzas entre la coloración producida par medios electroquímicos y la producida por la presencia de vacancias de oxígeno en el óxido. Asimismo se postula la existencia de algunos tipos de defectos que explicarían el origen de la coloración. Por los resultados obtenidos se concluye que, al menos para zonas cercanas al rango visible, la eficiencia electrocrómica del dióxido de titanio fluorado es superior al del trióxido de tungsteno, el material mas utilizado actualmente en dispositivos electrocrómicos. Los resultados de este trabajo han sido fuente de las siguientes publicaciones: A. Crutarra, A. Azens, B. Stjerna and C.G. Granqvist, Electrochromism of sputtered fluorinated titanium oxide films, Appl, Phys. Lett. 64, No. 13 (1993) 1604. Azens, A. Gutarra, 13 Stjerna, G.G. Granqvist, J Gabrusenoks and A. Lusts, Electrocbrornism in oxyfluoride thin films, Proc. SPlE Vol, 2255 (1994) 435. L. Kuliman, A. Azens, A. Gutarra and C.G. Granqvist, DC Magnetron sputtered Mo¬Ti-oxide films for color neutral electrochromic device, Ionics 1 (1995). M. Stronvne, A. Gutarra, G.A. Niklasson and C.G. Granqvist, Impedance spectroscopy on lithiated Ti oxide and Ti oxyfluoride thin films, J. App!. Phys. 79 (7) (1996) 3749.