中紅外大氣窗口在紅外探測、紅外成像和輻射制冷領域發(fā)揮著重要作用。如何使紅外熱發(fā)射體在中紅外大氣窗口中具有可調控輻射、選擇性輻射等特性,成為了電磁超材料領域的研究熱點。同時,隨著GST、VO₂等相變材料的快速發(fā)展,使得以主動方式調控超材料的電磁性能成為可能。本文基于磁諧振/駐波多模式耦合的超材料吸波機理,設計了基于VO₂的紅外熱發(fā)射體,通過主動調控的方式來展現(xiàn)特定中紅外大氣窗口的輻射切換,實現(xiàn)了類似紅外偽裝、紅外隱身的特殊物理效應。本文的研究內容及創(chuàng)新點主要包含以下幾點:(1)針對VO₂薄膜的特點優(yōu)化了基于脈沖激光沉積法制備VO₂薄膜的工藝,以及較厚VO₂薄膜的制備方法。對VO₂的熱致相變和電致相變進行了系統(tǒng)的理論分析。通過實驗驗證了VO₂的電致相變是由局部焦耳熱誘發(fā)。(2)基于紅外吸波超材料的設計思路設計了兩種熱輻射主動調控超材料:一種是高溫8¹4μm、低溫5⁸μm吸收的結構,該結構低溫時在...

【文章頁數】：74 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
        1.1.1 紅外熱輻射
        1.1.2 紅外熱輻射超材料
    1.2 紅外熱輻射領域的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 紅外熱輻射相關技術
        1.2.2 紅外熱輻射主動調控超材料
    1.3 本論文的主要工作與創(chuàng)新
    1.4 本論文的結構安排
第二章 熱輻射基本定理和超材料設計方法
    2.1 紅外熱輻射基本理論
    2.2 黑體輻射的基本定律
    2.3 實際物體的輻射特性
        2.3.1 漫射體、灰體與選擇性輻射體
        2.3.2 Kirchhoff定律
    2.4 紅外輻射測溫
    2.5 紅外熱像儀的原理及使用方法
    2.6 紅外吸波超材料的設計方法
        2.6.1 結構設計和材料選則
        2.6.2 有效媒質理論
        2.6.3 金屬和介質的色散特性
        2.6.4 磁諧振分析
        2.6.5 駐波分析
    2.7 本章小結
第三章 VO₂薄膜的制備及其特性
    3.1 VO₂薄膜的制備
        3.1.1 VO₂的制備工藝
        3.1.2 較厚VO₂薄膜的制備工藝探究
    3.2 VO₂薄膜的溫變特性
    3.3 VO₂薄膜的電變特性
        3.3.1 VO₂電致相變特性的研究進展
        3.3.2 電致相變機理的實驗驗證與分析
    3.4 本章小結
第四章 紅外熱輻射超材料的設計與紅外熱成像實驗的研究
    4.1 紅外熱輻射超材料的結構設計
        4.1.1 VO₂介質層厚度的影響
        4.1.2 Si介質層厚度的影響
        4.1.3 上表面偶極子的影響
        4.1.4 雙層VO₂的影響
        4.1.5 低溫5-8μm吸收,高溫8-14μm吸收結構
        4.1.6 低溫8-14μm吸收,高溫5-8μm吸收結構
    4.2 實驗流程和光刻工藝探索
    4.3 實驗結果及分析
    4.4 熱成像實驗結果與分析
        4.4.1 紅外波段等效發(fā)射率的計算方法
        4.4.2 基于不同工作波段的FLIR的熱成像實驗的理論基礎
        4.4.3 相變點附近的現(xiàn)象
        4.4.4 室溫下的現(xiàn)象
        4.4.5 實驗誤差的分析及補償
    4.5 本章小結
第五章 全文總結與研究展望
    5.1 全文內容總結
    5.2 后續(xù)工作展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士學位期間取得的成果



本文編號：3886714