【摘 要】
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VO2智能热控器件发射率可变,是未来深空探测的关键热控技术。然而现有的VO2智能热控器件缺少防静电研究,难以保障探测器在轨正常运行,亟需开展基于VO2智能热控器件的防静电研究。本论文采用高能脉冲磁控溅射（Hi PIMS）制备ITO薄膜,通过调控工艺参数优化ITO薄膜的导电率和红外透过率,并进一步研究ITO薄膜作为防静电层对VO2智能热控器件红外发射率的影响。针对VO2智能热控器件的特性,使用高能脉
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VO2智能热控器件发射率可变,是未来深空探测的关键热控技术。然而现有的VO2智能热控器件缺少防静电研究,难以保障探测器在轨正常运行,亟需开展基于VO2智能热控器件的防静电研究。本论文采用高能脉冲磁控溅射（Hi PIMS）制备ITO薄膜,通过调控工艺参数优化ITO薄膜的导电率和红外透过率,并进一步研究ITO薄膜作为防静电层对VO2智能热控器件红外发射率的影响。针对VO2智能热控器件的特性,使用高能脉冲磁控溅射分别在双抛硅片和石英玻璃上制备ITO薄膜,研究氧流量、基底温度和溅射时间对ITO薄膜晶体结构以及光电性能的影响。研究结果表明,随着氧流量的提高,ITO薄膜的红外透过率逐渐提高,透过窗口变宽;ITO薄膜的导电性能逐渐变差,线电阻由28Ω/mm增加到1273Ω/mm。随着溅射温度的提高,薄膜（222）晶面的衍射峰增强,薄膜结晶性变好,表面晶粒尺寸增大;ITO薄膜红外透过率逐渐降低,透过窗口变窄;ITO薄膜的导电性能提高,线电阻由6011Ω/mm减小到35Ω/mm。随着溅射时间的延长,薄膜厚度从160 nm增加到840 nm,表面晶粒尺寸和粗糙度增大;薄膜的红外透过率逐渐降低,红外吸收逐渐升高,透过窗口不变;ITO薄膜的导电性能提高,线电阻由248Ω/mm减小到131Ω/mm。由于VO2开始发生氧化的温度是200℃,因此固定基底温度为150℃,通过改变氧流量和溅射时间研究防静电层对智能热控器件红外发射率的影响规律,并探究了ITO防静电层对热控器件性能影响机理。研究结果表明,随着氧流量的提高,热控器件发射率变化Δε的损失从0.23降低到0.08;热控器件表面的导电性变差,表面电阻从30Ω/mm增加到148Ω/mm。随着溅射时间的延长,热控器件发射率变化Δε的损失从0.03增加到0.09;热控器件表面的导电性逐渐提高,表面电阻从125Ω/mm减小到54Ω/mm。通过在VO2热控器件不同层上沉积ITO薄膜,发现红外发射率变化值衰减可能是由于ITO薄膜沉积过程中VO2层氧化引起的。综上所述,论文探究了Hi PIMS制备ITO薄膜的光电性能变化规律以及对热控器件的影响规律,在满足热控器件防静电要求的基础上,红外发射率变化值仅衰减0.03,能够作为VO2智能热控器件的防静电层进行使用。
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