『能源光电子』SolMat: 吉林师大袁龙教授：基于ITO电致变色器件表面电阻调控的可调色域动态彩色显示

全文概述

吉林师大袁龙教授团队通过调控ITO电极的表面电阻，实现了基于银纳米粒子沉积的电致变色器件的动态彩色显示。研究发现，低电阻ITO电极呈现冷色调变化（透明→蓝绿色→黑色），而高电阻ITO电极则呈现暖色调变化（透明→黄紫色→黑色）。该工作为新型电致变色器件的设计提供了重要指导。

电致变色器件的基本原理

电致变色器件通过金属纳米粒子的可逆沉积和溶解实现颜色变化。本研究利用局域表面等离子体共振效应，通过调节ITO电极的电阻控制银纳米粒子的尺寸分布，从而实现不同颜色的变化。

电阻对电致变色性能的影响

通过热处理法精确调节ITO层电阻，低电阻ITO电极在通电过程中表现出冷色演变路径，而高电阻ITO电极则呈现暖色演变路径。随着表面电阻从8.17 Ω/□提高到90.14 Ω/□，器件的透光率调制率由66%提升至75%，显示出更宽的色彩调控范围。

银纳米粒子的可控生长

研究表明，银纳米粒子的成核与生长过程受ITO电极表面载流子分布和电解液成分影响。高片电阻ITO电极上形成的银纳米粒子尺寸分布更宽且平均尺寸更大，这使得高电阻ITO器件具有更强的光学调制能力。

器件的循环稳定性和应用前景

尽管在前200个循环内器件表现出良好的稳定性，但在第300个循环时，褪色态透射率显著下降，表明其循环稳定性仍需改进。然而，该研究为未来电致变色器件的设计与制造提供了重要的理论基础和技术支持。