行业领域

新一代信息技术产业,新材料产业,未来显示,电子核心产业,下一代信息网络产业

需求背景

铷钨青铜（Rb_xWO₃）属于典型非化学计量碱金属钨青铜功能材料，与商用Cs_xWO₃铯钨青铜同构，但Rb⁺离子半径更小，晶格嵌入适配区间更宽，可控氧空位浓度调节范围更大，具备可调局域表面等离子体共振（LSPR）吸收特征。相较铯钨青铜，Rb_xWO₃近红外吸收波段可调范围更广、载流子迁移率更高、高低温循环下离子嵌入脱出可逆性更优，在弱光近红外探测、工业红外无损检测、车载红外隔热薄膜、神经形态光电器件、特种宽光谱传感等场景具备差异化性能优势。

目前全球Rb_xWO₃材料仅停留在高校实验室少量小试样试制阶段，无标准化溶液、高温成膜成套工艺，无商用光学薄膜产品流通。

该体系为可变非整比结构，Rb嵌入系数x直接决定氧空位密度与近红外吸收峰位；现有通用制备方案难以精准管控Rb/W化学计量比，极易出现组分偏析、杂晶杂相；常规成膜工艺薄膜晶粒粗大、孔隙缺陷多，无序氧空位会成为载流子复合中心，造成探测信噪比下降、长期光照性能漂移，是该材料实验室研发核心共性瓶颈。

公司依托锂云母全元素提取产业链，自产99.95%级高纯氯化铷、高纯钨盐前驱，可从源头降低杂质引入，适配实验室高精度小试样制备原料需求。现阶段专用薄膜制备、宽光谱光电测试实验室尚在筹建，未开展任何配比、成膜、钝化小试实验。本次校企合作仅限实验室小批量试样基础工艺摸索、光电机理验证，全程仅产出科研小样品，不开展中试、量产及产业化放大，目标搭建国产高纯原料适配的Rb_xWO₃薄膜制备小试流程，摆脱海外试样进口依赖。

需解决的主要技术难题

(1)   Rb_xWO₃非整比组分精准调控小试难题

Rb_xWO₃无固定化学计量比，Rb⁺嵌入系数x区间窄于Cs基钨青铜，微量投料偏差、前驱杂质都会造成组分偏析，析出氧化钨杂相；缺少适配Rb体系分级纯化、原位组分补偿小试方案，无法稳定锁定目标氧空位浓度，直接导致LSPR近红外吸收峰大幅偏移，薄膜光谱一致性极差。

(2)   低孔隙、晶粒均匀Rb_xWO₃薄膜成型工艺短板

对比成熟Cs_xWO₃成膜体系，Rb基钨青铜结晶速率更难管控，常规旋涂、高温退火工艺易出现晶粒团聚、表面针孔裂隙；大量晶界缺陷提升载流子复合损耗，近红外光吸收均匀性变差，无适配Rb体系配体调控、分段退火致密化小试流程，批次试样性能离散度高。

(3)   无序氧空位引发薄膜光电漂移长效稳定难题

Rb_xWO₃氧空位敏感程度高于铯钨青铜，无规则空位会持续诱发光生载流子复合，长期近红外辐照下吸收强度衰减明显；现有钝化、封装工艺均针对Cs基材料开发，不适配Rb晶格结构，缺少专属缺陷填充、界面钝化实验室简易流程，无法完成长效老化对比实验。

(4)   低水氧密闭小试制备配套条件缺失

钨青铜前驱溶液对水汽敏感，Rb盐潮解性强于Cs盐，开放实验环境易造成组分水解流失；无小型无水无氧密闭成膜、退火装置，制备全程持续引入水致缺陷，实验复现性差，难以稳定平行试样。

(5)   宽光谱专属标准化表征体系空白

通用测试设备无近红外LSPR专用检测模块，缺少200–2500nm全波段光源；无针对Rb_xWO₃等离子吸收、弱光探测响应、高低温循环老化统一评价规范，各实验室测试数据无可比性，工艺迭代效率低。

期望实现的主要技术目标

(1)         搭建高纯铷盐、钨盐分级提纯 + 精准控料小试流程，精准调控Rb嵌入系数x区间，XRD无氧化钨杂晶析出，纯相薄膜制备实验复现率≥90%。

(2)         开发适配Rb_xWO₃分段梯度退火成膜工艺，薄膜针孔面积占比＜2.5%，平均晶粒尺寸均匀性显著提升，近红外波段光吸收离散度降低 45% 以上。

(3)         形成 Rb 基专属薄膜钝化、简易阻隔封装操作流程，原型薄膜器件连续 800h 近红外辐照后性能衰减≤20%，常温密闭存放 30 天光谱无明显漂移。

(4)         搭建小型无水无氧密闭小试操作平台，消除水汽水解造成的组分缺陷，可稳定批量制备平行对比小尺寸薄膜试样。

        (5)         搭建200–2500nm紫外 - 可见 - 近红外一体化测试工装，输出前驱配制、成膜、退火、钝化、老化全套实验室 SOP，仅产出科研小样品，无放大量产条件。