vo2薄膜结构的热辐射特性研究

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1、硕士学位论文VO2薄膜结构的热辐射特性研究Researchonthermalradiationpropertiesofvanadiumdioxidefilmstructure宋志鑫哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：O438学校代码：10213国际图书分类号：535.5密级：公开理学硕士学位论文VO2薄膜结构的热辐射特性研究硕士研究生：宋志鑫导师：姜永远教授申请学位：理学硕士学科：光学所在单位：理学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O438U.D.C:535.5Disserta

2、tionfortheMasterDegreeinScienceResearchonthermalradiationpropertiesofvanadiumdioxidefilmstructureCandidate：SongZhixinSupervisor：Prof.JiangYongyuanAcademicDegreeAppliedfor：MasterofScienceSpeciality：OpticsAffiliation：SchoolofScienceDateofDefence：July,2015Degree-Conferring-

3、Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学理学硕士学位论文摘要二氧化钒材料以其特殊的相变特性引起了国内外学者广泛的关注，由于这种材料的相变属性使其在近场热传输、热整流和远场智能材料等方面的应用具有不可替代的地位，因此二氧化钒材料在相应的应用领域有着良好的应用前景。本文将从二氧化钒的热辐射特性着手，从近场、远场方面对二氧化钒材料体系的热辐射特性进行研究。首先，基于涨落耗散理论，对二氧化钒薄膜材料的近场热辐射特性进行了分析，探究了二氧化钒的近场态密度辐射与换热距离、膜层厚度等因素的关系，分析

4、材料特性所支持的表面极化声子对近场态密度增强的作用，在此基础上我们分析了倏逝波模式对二氧化钒薄膜近场热辐射的贡献。结果表明在表面极化声子在共振频率处的局域辐射态密度会产生相对于黑体辐射有着数量级上的增强。其次，基于有限时域差分（FDTD）算法，探究二氧化钒薄膜的吸收光谱，进而对其辐射特性进行了分析。在此基础上我们在实验上通过磁控溅射手段制备了二氧化钒薄膜。并进行了样品的红外吸收光谱的表征，分析膜层厚度、退火温度等因素对二氧化钒薄膜辐射特性的影响，并与数值分析的结果进行了对比。结果表明二氧化钒薄膜的介质-金属相变特性会对其远场吸收光谱吸收

5、产生开关效应。最后，构建了二氧化钒薄膜复合相结构，引入银电极阵列来实现复合相的控制，分析了周期、银电极占空比等因素对结构辐射特性的调控作用。在实验上，同时通过光刻、电子束蒸镀和磁控溅射等手段制备了银电极与二氧化钒薄膜复合结构，并对其红外吸收光谱进行了表征。结果表明银电极的宽度会显著影响二氧化钒材料的吸收峰产生增强或抑制现象。关键词：二氧化钒；热辐射；表面极化声子-1-哈尔滨工业大学理学硕士学位论文AbstractVanadiumdioxidehasattractedwideattentionwithitsspecialcharacter

6、isticsofphasechange.Anditsroleinthenearfieldofheattransfer,thermalrectificationandfar-fieldofsmartmaterials,etc.,isirreplaceablebecauseofthephasechangeproperty.Italsomakesthevanadiumdioxidehaveagoodprospectofapplicationintherelatedfield.Thisarticleinvestigatestheheatradi

7、ationcharacteristicsofvanadiumdioxidefilmfromthenearfield,farfieldaswellasmodificationofsilvergratingonvanadiumdioxidefilmstructure.Firstly,basedonthefluctuationdissipationrelationstheory,thenear-fieldthermalradiationcharacteristicsofvanadiumdioxidethinfilmsareanalyzed.T

8、herelationshipbetweenfilmthickness,separationdistanceanddensityofstatesofnear-fieldradiationisalsoexplo