空间环境Mo/Si多层膜与Ge膜稳定性研究
发布时间：2024-03-03 19:15
空间天气的变化对人类的生产、生活以及国家的航天、军事等活动都有重大影响。近年来,空间天气监测系统被逐渐建立起来。地球等离子体层观测是近地空间环境观测的主要手段,用于研究地球电离层、磁层和太阳风的相互作用等特征。极紫外相机搭载于“嫦娥三号”着陆器,对地球等离子体层进行观测,月球表面空间环境高真空、大温差、强粒子辐照等特点对极紫外相机中Mo/Si多层膜与Ge薄膜的性能有重要影响。为研制能够在月面环境下长期、稳定工作的Mo/Si多层膜与Ge薄膜,对所制备的薄膜进行了热稳定性、应力稳定性、辐照稳定性以及时间稳定性四方面的研究,为研制高稳定性Mo/Si多层膜与Ge膜提供理论和实验依据。具体研究内容包括以下四个方面:为保证Mo/Si多层膜与Ge膜在月面温度环境下光学以及电子学性能的稳定,本文使用原位与非原位两种方式对薄膜热稳定性进行了测试和研究。在原位性能测试中,Mo/Si多层膜在-135°C300°C范围结构稳定,可在月面温度环境下正常工作;Ge薄膜在-20°C+80°C的温控范围内电阻变化为520 MΩ/□124MΩ/□,该电阻...
【文章页数】：141 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 地球等离子体层与月基极紫外相机
1.2.1 地球磁层
1.2.2 等离子体层
1.2.3 地球等离子体层的观测进展
1.2.4 月基极紫外相机
1.3 极紫外多层膜研究进展
1.4 电荷感应层Ge薄膜研究进展
1.4.1 光子计数成像探测器
1.4.2 电荷感应层Ge薄膜
1.5 空间环境效应及其对薄膜稳定性影响
1.5.1 空间环境效应研究进展
1.5.2 月面环境及其对薄膜稳定性的影响
1.6 本文研究目的与研究内容
1.6.1 本文研究目的
1.6.2 内容安排
第2章 薄膜的热扩散、应力与辐照理论
2.1 多层膜的热扩散理论
2.1.1 完全互溶型多层膜微结构的演化
2.1.2 反应扩散形成金属间化合物
2.1.3 完全不互溶型多层膜微结构的演化
2.2 薄膜应力基础
2.2.1 张应力与压应力
2.2.2 热应力与内应力
2.2.3 应力的控制技术
2.3 荷电粒子束辐照理论
2.3.1 辐照效应
2.3.2 辐照效应产生的缺陷
2.3.3 带电粒子在材料中传输的模拟
2.4 本章小结
第3章 薄膜设计、制备与检测
3.1 磁控溅射镀膜技术
3.1.1 溅射镀膜技术
3.1.2 磁控溅射镀膜技术
3.2 Mo/Si多层膜设计与制备
3.2.1 Mo/Si多层膜的设计
3.2.2 Mo/Si多层膜的制备
3.3 Ge膜的制备与电阻检测
3.4 硬X射线检测
3.4.1 X射线衍射仪原理
3.4.2 X射线小角衍射分析
3.4.3 X射线大角衍射分析
3.5 反射率检测
3.6 应力与形貌检测
3.6.1 薄膜应力测试方法
3.6.2 薄膜形貌检测
3.7 本章小结
第4章 Mo/Si多层膜稳定性研究
4.1 引言
4.2 Mo/Si多层膜热稳定性
4.2.1 极紫外多层膜热稳定性研究进展
4.2.2 Mo/Si多层膜原位SAXRD测试
4.2.3 Mo/Si多层膜反射率测试
4.2.4 Mo/Si多层膜HAXRD测试
4.3 Mo/Si多层膜应力稳定性
4.3.1 Mo/Si多层膜应力的研究进展
4.3.2 Mo/Si多层膜非原位应力研究
4.3.3 Mo/Si多层膜高温退火表面形貌
4.3.4 Mo/Si多层膜原位面形测试
4.3.5 Mo/Si多层膜原位应力测试
4.4 Mo/Si多层膜质子辐照稳定性
4.4.1 质子辐照模拟分析
4.4.2 质子辐照实验与分析
4.5 本章小结
第5章 Ge膜稳定性研究
5.1 引言
5.2 Ge膜热稳定性
5.2.1 Ge膜非原位电阻测试
5.2.2 Ge膜原位电阻测试
5.3 Ge膜应力稳定性研究
5.3.1 Ge膜非原位应力研究
5.3.2 Ge膜原位应力研究
5.3.3 Ge薄膜的表面形貌
5.4 Ge膜质子辐照稳定性
5.4.1 高能粒子对电子元器件的影响
5.4.2 质子辐照模拟分析
5.4.3 辐照稳定性实验与分析
5.5 RF与DC制备Ge膜的性能及其时间稳定性
5.5.1 Ge膜结构与形貌分析
5.5.2 Ge膜电学性能分析
5.5.3 Ge膜时间稳定性分析
5.5.4 Ge膜电阻对系统成像性能的影响
5.6 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 论文工作总结
6.2 工作展望
参考文献
在学期间学术成果情况
指导教师及作者简介
致谢
本文编号：3918256
【文章页数】：141 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 地球等离子体层与月基极紫外相机
1.2.1 地球磁层
1.2.2 等离子体层
1.2.3 地球等离子体层的观测进展
1.2.4 月基极紫外相机
1.3 极紫外多层膜研究进展
1.4 电荷感应层Ge薄膜研究进展
1.4.1 光子计数成像探测器
1.4.2 电荷感应层Ge薄膜
1.5 空间环境效应及其对薄膜稳定性影响
1.5.1 空间环境效应研究进展
1.5.2 月面环境及其对薄膜稳定性的影响
1.6 本文研究目的与研究内容
1.6.1 本文研究目的
1.6.2 内容安排
第2章 薄膜的热扩散、应力与辐照理论
2.1 多层膜的热扩散理论
2.1.1 完全互溶型多层膜微结构的演化
2.1.2 反应扩散形成金属间化合物
2.1.3 完全不互溶型多层膜微结构的演化
2.2 薄膜应力基础
2.2.1 张应力与压应力
2.2.2 热应力与内应力
2.2.3 应力的控制技术
2.3 荷电粒子束辐照理论
2.3.1 辐照效应
2.3.2 辐照效应产生的缺陷
2.3.3 带电粒子在材料中传输的模拟
2.4 本章小结
第3章 薄膜设计、制备与检测
3.1 磁控溅射镀膜技术
3.1.1 溅射镀膜技术
3.1.2 磁控溅射镀膜技术
3.2 Mo/Si多层膜设计与制备
3.2.1 Mo/Si多层膜的设计
3.2.2 Mo/Si多层膜的制备
3.3 Ge膜的制备与电阻检测
3.4 硬X射线检测
3.4.1 X射线衍射仪原理
3.4.2 X射线小角衍射分析
3.4.3 X射线大角衍射分析
3.5 反射率检测
3.6 应力与形貌检测
3.6.1 薄膜应力测试方法
3.6.2 薄膜形貌检测
3.7 本章小结
第4章 Mo/Si多层膜稳定性研究
4.1 引言
4.2 Mo/Si多层膜热稳定性
4.2.1 极紫外多层膜热稳定性研究进展
4.2.2 Mo/Si多层膜原位SAXRD测试
4.2.3 Mo/Si多层膜反射率测试
4.2.4 Mo/Si多层膜HAXRD测试
4.3 Mo/Si多层膜应力稳定性
4.3.1 Mo/Si多层膜应力的研究进展
4.3.2 Mo/Si多层膜非原位应力研究
4.3.3 Mo/Si多层膜高温退火表面形貌
4.3.4 Mo/Si多层膜原位面形测试
4.3.5 Mo/Si多层膜原位应力测试
4.4 Mo/Si多层膜质子辐照稳定性
4.4.1 质子辐照模拟分析
4.4.2 质子辐照实验与分析
4.5 本章小结
第5章 Ge膜稳定性研究
5.1 引言
5.2 Ge膜热稳定性
5.2.1 Ge膜非原位电阻测试
5.2.2 Ge膜原位电阻测试
5.3 Ge膜应力稳定性研究
5.3.1 Ge膜非原位应力研究
5.3.2 Ge膜原位应力研究
5.3.3 Ge薄膜的表面形貌
5.4 Ge膜质子辐照稳定性
5.4.1 高能粒子对电子元器件的影响
5.4.2 质子辐照模拟分析
5.4.3 辐照稳定性实验与分析
5.5 RF与DC制备Ge膜的性能及其时间稳定性
5.5.1 Ge膜结构与形貌分析
5.5.2 Ge膜电学性能分析
5.5.3 Ge膜时间稳定性分析
5.5.4 Ge膜电阻对系统成像性能的影响
5.6 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 论文工作总结
6.2 工作展望
参考文献
在学期间学术成果情况
指导教师及作者简介
致谢
本文编号：3918256
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