【摘 要】
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当物质的特征尺寸与辐射波长量级一致时,其辐射特性与传统的辐射特性相比会出现许多的物理效应,能对物体的热辐射能量进行选择性控制。钙钛矿锰氧化物结构的块体材料其独特的
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当物质的特征尺寸与辐射波长量级一致时,其辐射特性与传统的辐射特性相比会出现许多的物理效应,能对物体的热辐射能量进行选择性控制。钙钛矿锰氧化物结构的块体材料其独特的热致变色特性的研究已取得较大的进展,但其以薄膜形态的热辐射特性还明显不足,不利于航天器热控技术的有效利用。因此本文从微结构的角度来分析和改善这一问题。本文对具有一维光栅(包含铝过渡层和无铝过渡层)和二维方孔阵列微结构的La0.8Sr0.2MnO3热致变色薄膜的反射率特性进行理论模拟计算,通过计算分析了不同周期和微槽深度微结构对热致变色薄膜热辐射特性的影响。计算结果表明微结构对薄膜的热辐射能力有明显的增强,并能改善薄膜的热致变色特性。随着微尺度的减小、微槽深度的增加和铝过渡层的引入,都能提高薄膜的热辐射特性。通过光刻蚀工艺在单晶硅(Si)基底上制备出一维光栅和二维方孔阵列微结构,研究刻蚀工艺对刻蚀形貌的影响。利用射频磁控溅射方式在其表面沉积La0.8Sr0.2MnO3热致变色薄膜,并通过旋转基底和加热基底的方式来改善薄膜的台阶覆盖问题。采用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散能谱仪(EDS)和样品振动磁强计(VSM)对薄膜样品的微观形貌、元素组成和磁运输特性进行测量。SEM测量显示,Si基底具有良好的微结构形貌。EDS结果显示,除了氧元素不足之外,薄膜的元素的比例与理论化学计量比基本吻合。VSM结果显示,一维、二维微结构La0.8Sr0.2MnO3薄膜有明显的铁磁-顺磁的转变,其转变温度Tc分别为300K和270K。对实验制备的微结构薄膜样品进行光学测试,计算得到薄膜的热辐射特性,研究微结构尺度对热辐射特性的影响,并与模拟结果进行对比。其实验与理论模拟结果都表明微结构的确能增强热致变色薄膜的热辐射能力,并且其热辐射能力也随沟槽深度的增加而增加。
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