熱致變色薄膜材料的制備與輻射特性.pdf

1、隨著微小航天器的發(fā)展，其對(duì)器件輕量化的要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)的MEMS百葉窗等熱控器件因其體積大、質(zhì)量重、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點(diǎn)而難以應(yīng)用于微小衛(wèi)星。鈣鈦礦錳氧化物是一種熱致變色可變發(fā)射率材料，可以根據(jù)自身的溫度水平，自動(dòng)調(diào)節(jié)輻射特性，起到主動(dòng)智能控溫的作用，在航天領(lǐng)域有很大應(yīng)用前景。
　　本文采用磁控濺射法在摻億氧化鋯(YSZ)單晶基片、硅(Si)單晶基片和石英玻璃表面制備鈣鈦礦錳氧化物L(fēng)a1-xAxMnO3(A=Ca, Sr)熱致變色薄膜

2、，濺射過(guò)程中調(diào)節(jié)濺射氣壓、氧分壓、濺射時(shí)間等參數(shù)，分析薄膜材料的組份、基片和濺射條件等因素對(duì)薄膜沉積速率的影響。
　　采用X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)、和能譜儀(EDS)對(duì)樣品的晶體結(jié)構(gòu)、表面形貌、粗糙度、元素組成等物性進(jìn)行測(cè)量，分析基片、濺射條件和薄膜材料組份對(duì)樣品上述物性的影響。XRD分析結(jié)果顯示在YSZ、Si基片和石英玻璃表面濺射的薄膜樣品都是單相鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，SEM測(cè)量顯示:當(dāng)薄膜

3、厚度較小時(shí)，表面光滑、平整、致密;當(dāng)厚度較大時(shí)，表面出現(xiàn)凹槽和粘附的顆粒，粗糙度變大。AFM的測(cè)量結(jié)果與SEM測(cè)量結(jié)果吻合。
　　使用傅里葉紅外光譜儀在不同溫度下測(cè)量薄膜樣品的光譜反射率，進(jìn)行積分計(jì)算獲得薄膜樣品在不同溫度下的發(fā)射率，分析基片、濺射條件和薄膜材料組份等因素對(duì)樣品發(fā)射率的影響。結(jié)果表明，YSZ和Si單晶基片上的薄膜樣品，氧分壓和濺射壓力對(duì)發(fā)射率變化有影響;當(dāng)膜厚低于“集膚深度”0.9μm時(shí)，發(fā)射率幾乎不隨溫度變化，當(dāng)

4、膜厚高于0.9μm時(shí)，發(fā)射率隨溫度升高而增大。YSZ基片上的La0.7Ca0.3MnO3、La0.8Sr0.2MnO3、La0.7Ca0.165Sr0.135MnO3薄膜樣品的發(fā)射率曲線接近，變化范圍較小，La0.7Sr0.3MnO3發(fā)射率變化范圍較大;Si基片上的La0.8Sr0.2MnO3、La0.7Ca0.3MnO3和La0.7Sr0.3MnO3薄膜樣品的發(fā)射率變化范圍依次減小。直接在石英玻璃上沉積La0.7Sr0.3MnO3薄膜