ATA-2031高压放大器驱动电致变色调光器件的精密光学调控研究

实验名称：电致变色调光器件的光学调控实验

研究方向：电致变色调光显示

实验内容：通过构建多层结构的电致变色器件结构，采用信号发生器连接功率放大器，实现电致变色器件的外接供电，从而实现其光学性能在可见光波段的可逆调节，从而实现彩色的显示效果。

测试设备：ATA-2031高压放大器，信号发生器，紫外可见分光光度计，电脑等。

实验过程：实验以多层三明治结构电致变色器件为核心，采用ITO玻璃为基底，磁控溅射法沉积200nm氧化钨（WO₃）作为电致变色层，旋涂法涂覆150nm厚PEDOT:PSS对电极层，中间填充LiClO₄-PC凝胶电解质作为离子导体。层间界面通过氧等离子体处理增强结合力，并在80℃真空环境中固化30分钟以消除气泡，提升结构致密性。为实现器件的动态光学调控，搭建外接供电系统：由Keysight33500B信号发生器产生方波信号（0.1Hz、±1.5V），经AETechron7224功率放大器放大后接入器件电极，通过调节方波占空比（30%-70%）精准控制锂离子在WO₃晶格中的嵌入深度。

光学性能测试同步使用OceanOpticsMaya2000Pro光谱仪监测可见光波段（400-800nm）透射率变化，结合色坐标计算验证多色切换效果。实验表明，当施加+1.5V正电压时，锂离子脱出使WO₃呈现高透射率透明态（>70%）；施加梯度负电压（-0.5~-1.5V）时，不同Li⁺嵌入量导致材料依次显色为蓝色（470nm）、灰绿色（580nm）及深灰色（650nm）。循环稳定性测试中，器件在500次充放电后透射率衰减率<10%，响应时间始终低于6秒。进一步结合COMSOL模拟优化层厚与界面设计，证实纳米多孔结构可缩短离子扩散路径，显色对比度达68%以上，验证了电压驱动多色显示的可行性。

图：电致变色调光器件的光学调控实验装置

实验结果：本工作通过金属W反射层与电介质WO₃共振腔的协同设计，成功实现了无机电致变色器件（ECD）的全可见光范围（460-725nm）动态颜色调控，突破了传统无机材料仅能呈现单蓝色调的局限性。通过精确控制WO₃薄膜厚度及驱动电压，光谱峰迁移幅度最高达181nm，覆盖黄、青、紫、品红等高饱和度颜色。器件兼顾低驱动电压（-1.5~0.5V）、高着色效率（75.3cm²·C⁻¹）及长循环稳定性（>1000次），尤其在柔性基底（PET）上验证了弯折稳定性，为智能窗、柔性显示等应用提供了兼具美学与功能的解决方案。

图：实验结果

功率放大器推荐：ATA-2031高压放大器

图：ATA-2031高压放大器指标参数

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审核编辑 黄宇