分光エリプソメトリーによるエレクトロクロミック非晶質および結晶質WO3薄膜の着色プロセスの光学的特性評価

非晶質および結晶質のエレクトロクロミックWO₃薄膜は、着色過程において非常に異なる光学特性を示す。本研究では、溶液法により作製した非晶質および結晶質エレクトロクロミックWO₃薄膜を、X線回折、走査型電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡技術を用いて特性評価した。エリプソメトリーパラメータのフィッティングのために、シャープな界面を持つ二層モデルを確立した。結果として、プロトンは結晶質WO₃薄膜よりも非晶質薄膜をより好むことが示された。着色過程におけるH⁺の挿入に伴い、非晶質および多結晶WO₃薄膜の両方で屈折率は低下し、消衰係数は増加した。しかし、後者の光学パラメータは、着色過程において非晶質WO₃と比較して注入されたH⁺イオンに対してはるかに敏感である。すなわち、結晶質WO₃薄膜の屈折率変調は633 nmで約53%であるのに対し、非晶質薄膜では同波長で約15%である。結晶質WO₃に対するDrudeライク自由電子モデルと非晶質WO₃に対するスモールポーラロンのホッピング機構を用いて、この差異を詳細に説明した。これらの結果は、着色過程のより深い理解およびエレクトロクロミックデバイスの設計に非常に有益である。