Poudres et films à base d'oxyde de tungstène WO3 pour applications photoniques : photochromisme et électrochromisme

Abstract

Dans cette étude, la synthèse en milieu polyol est utilisée afin d’obtenir des oxydes de tungstène nanostructurés et présentant une légère sous-stœchiométrie en oxygène (WO3 x). Les particules obtenues sont de couleur bleue, et possèdent des propriétés optiques intéressantes du fait de la présence d’ions W5+. Les traitements thermiques de ces particules à différentes températures ou sous différentes atmosphères permettent de contrôler la sous-stœchiométrie en oxygène et donc leurs propriétés optiques (et leur couleur) ; leur teinte allant du jaune pâle pour les composés recuits sous une atmosphère oxydante et ne possédant plus que des ions W6+, au noir pour des particules recuite sous une atmosphère réductrice créatrice d’électrons libres. Les propriétés électrochromes et photochromes ont été caractérisées après dépôt de films épais ou minces. Ainsi, les films épais de particules bleues, noires et jaunes montrent des électroactivités différentes lors de l’application d’un courant électrique. L’étude des films minces de WO3-x et de film « sandwich » de WO3-x + Ta2O5 révèle quant à elle une étonnante capacité de nos films à absorber dans le domaine du proche infrarouge lors de la photoréduction des ions W6+ en ions W5+ sous irradiation UV. Un traitement des données permet de montrer que, le photochromisme est associé à trois phénomènes d’absorption, d’énergies différentes, pour le film de WO3-x seul et à deux phénomènes pour le film « sandwich ». L’étude sur la réversibilité du phénomène a de plus montré une très bonne aptitude de nos films à se réoxyder (se décolorer) à l’air ambiant sans avoir recours à un traitement thermique ou chimique.