HFCVDによって合成された高多孔性A-WO3フィルムの構造的および形態学的特性に関する熱アニーリングの研究

高多孔性ナノ構造アモルファスタングステン酸化物（A-WO3）フィルムは、高温フィラメント化学蒸気堆積技術（HFCVD）によって合成され、単純な熱アニーリングによって結晶WO3に変換されました。A-WO3フィルムは、空気環境で100、300、および500°Cで10分間アニールされました。フィルムは、走査型電子顕微鏡（SEM）、X線回折（XRD）、マイクロラマン分光法、高解像度透過電子顕微鏡（HR-TEM）、およびUV-VIS分光法によって特徴付けられました。結果は、A-WO3フィルムは非常に多孔質であり、平均サイズの12 nmのナノ粒子で作られたカリフラワーのような構造で構成されていることが明らかになりました。A-WO3フィルムの形態に対するアニーリングの効果は、焼結プロセスにつながることが示されました。ただし、形態は保存されています。100°Cのアニーリング温度では、A-WO3フィルムはアモルファスの性質であり、300°Cでは、フィルムはWO3の単眼症相で結晶化することがわかりました。A-WO3の計算されたバンドギャップは、500°Cでアニールされたフィルムでは3.09 eV、2.53 eVでした。最後に、結果は、多孔質WO3膜が形態を維持し、500°Cでのアニーリングの後でも気孔率を維持することを示しています。

High-porosity nanostructured amorphous tungsten OXIDE (a-WO3) films were synthesized by a Hot Filament Chemical Vapor Deposition technique (HFCVD) and then transformed into a crystalline WO3 by simple thermal annealing. The a-WO3 films were annealed at 100, 300, and 500 °C for 10 min in an air environment. The films were characterized by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), micro-Raman spectroscopy, high-resolution transmission electron microscopy (HR-TEM), and UV-vis spectroscopy. Results revealed that the a-WO3 films were highly porous, composed of cauliflower-like structures made of nanoparticles with average sizes of 12 nm. It was shown that the effect of annealing on the morphology of the a-WO3 films leads to a sintering process. However, the morphology is conserved. It was found that at annealing temperatures of 100 °C, the a-WO3 films are of an amorphous nature, while at 300 °C, the films crystallize in the monoclinic phase of WO3. The calculated bandgap for the a-WO3 was 3.09 eV, and 2.53 eV for the film annealed at 500 °C. Finally, the results show that porous WO3 films preserve the morphology and maintain the porosity, even after the annealing at 500 °C.