VO 2 薄膜微结构调控与红外吸收性能研究

发布时间：2024-01-28 09:12

　　从紫外到微波波段,调控材料的光学吸收性能一直是材料光学领域的研究热点。材料在近红外波段具有宽带近完美吸收性能,使其在热光伏电池(TPV)、红外热探测、感应元器件、可调热发射等方面都有很重要的应用。目前,广泛采用的吸收结构如,F-P谐振、超材料或超表面结构,在膜层厚度、样品大小、制备成本和吸收性能之间存在相互制约的矛盾。因此,需要开展更多的研究以实现超薄、宽带、可调、多层的吸收结构。本论文以热致变色材料VO₂薄膜和超薄多层吸收结构为研究对象,以热可调近红外吸收设计和超薄宽带吸收构建为研究目标,分析实现超薄高吸收的条件,研究基于VO₂薄膜单层及多层薄膜结构下的相变性能、光学性能和各薄膜的制备工艺及光学常数,从而设计并制备了以ITO作为背反射层、Al₂O₃作为介质层、VO₂作为可调吸收层的“三明治”超薄吸收结构,并对该结构的吸收性能和作用机理进行了研究,取得了以下研究成果:(1)采用数值计算分析发现,从单层膜结构出发,实现近完美超薄高吸收时,要求基底的光学常数n_s

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 VO₂的主要性能
        1.2.1 VO₂的晶体及能带结构
        1.2.2 VO₂薄膜的相变性能
        1.2.3 VO₂相变机制的研究
    1.3 基于VO₂薄膜的可调吸收结构研究
        1.3.1 基于VO₂薄膜的超材料吸收结构
        1.3.2 基于VO₂薄膜的多层吸收结构
    1.4 论文的主要研究内容
第二章 超薄多层吸收结构的理论研究及结构设计
    2.1 引言
    2.2 超薄单层薄膜吸收特性的理论研究
    2.3 超薄多层薄膜吸收特性的理论研究
    2.4 椭圆椭偏光谱的原理及数据拟合
        2.4.1 椭圆偏振光谱测量的基本原理
        2.4.2 拟合模型的建立研究
    2.5 本章小结
第三章 各单层薄膜的制备及其光学性能研究
    3.1 引言
    3.2 VO₂单层薄膜的制备与性能研究
        3.2.1 VO₂薄膜的制备
        3.2.2 VO₂薄膜的表征
        3.2.3 VO₂薄膜的性能
    3.3 ITO薄膜的制备及性能研究
        3.3.1 ITO薄膜的制备及表征
        3.3.2 ITO薄膜的光学性能
    3.4 Al₂O₃薄膜的制备及性能研究
        3.4.1 Al₂O₃薄膜的制备及表征
        3.4.2 Al₂O₃薄膜的光学性能
    3.5 本章小结
第四章 Al₂O₃介质层对多层结构其它薄膜的性能影响
    4.1 引言
    4.2 Al₂O₃介质层对ITO薄膜性能影响
    4.3 Al₂O₃介质层对VO₂薄膜性能影响
    4.4 本章小结
第五章 基于VO₂超薄薄膜的多层吸收结构的设计
    5.1 引言
    5.2 VO₂薄膜作为表面层时的多层结构设计及制备
        5.2.1 多层结构的设计
        5.2.2 超薄结构的制备与性能测试
        5.2.3 实验结果与讨论
    5.3 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文
致谢



本文编号：3887482