基于Si光栅结构热致变色薄膜研究(3)
谱反射率，分析了薄膜厚度和组份对薄膜变温发射率的影响。结果表明不同组份的薄
膜相转变温度不同，随着厚度的增加，薄膜发射率变化范围增大；相同厚度之下，
La0.825Sr0.175MnO3薄膜密度更小，重量轻，更适合用于航天器热控系统[5-8]
。
印度 的 Dipti Ranjan Sahu[9-12]
等人 于 2005 年通 过化 学反 应法 合成 了
La0.7Ca0.3MnO3热致变色材料，再将合成了 La0.7Ca0.3MnO3靶材用直流磁控溅射的方法
在 Si(100)基片上镀膜，并研究了退火工艺对La0.7Ca0.3MnO3薄膜性质的影响，还进行
薄膜磁性方面的研究。
斯洛伐克的研究人员[13]
在2007年采用磁控溅射法在氧化镁（MgO）单晶基片上制
备了La0.67Sr0.33MnO3薄膜，研究了薄膜在退火前后的晶体结构，结果表明退火前，薄
膜没有出现金属到绝缘体的相转变；薄膜在退火后，是（001）晶向取向生长，出现
相转变。
黄金国[14]
热致变色LSMO光栅结构表面的热辐射特性研究中指出具有一文光栅结
构表面的热致变色材料La0.825Sr0.175MnO3 (LSMO) 的热辐射光谱特性及其随结构和温
度变化的规律。利用K-K 关系得到LSMO的介电函数, 再利用时域有限差分方法分析计
算对应不同参数的结构表面光谱发射率。研究表明, 由于光栅结构激发的微腔谐振效应, LSMO 结构表面的光谱发射率呈现出选择性增强的特征。光谱发射率随结构参数
的变化情况表明, 通过合理选择光栅的结构参数可以得到想要的辐射增强特性。平均
发射率随温度的变化表明, 相比于光滑表面的LSMO 而言, 具有光栅结构表面的LSMO
的表面发射率有了比较明显的增强, 另外热致变色特性有了明显的改善。
在光谱特性控制领域里通过光栅结构或者二文周期性微腔点阵结构, 可以在金
属或者极性材料的表面激发表面波, 利用结构的周期性可以实现表面波和传播波的
耦合[15]
。
在光子晶体的光子禁带区域电磁波能够被有效地抑制，而在通带区域电磁波则可
以很好地透过, 利用这种特性可以实现在特定波段的有效滤波。 刘广平[16]
交替排列的
Si薄膜获得了性能很好的光子晶体滤波器, 并且应用于太阳能热光伏电池的能量转
换系统中。
电磁波在微腔中传播的过程中, 被壁面反射的电磁波和入射电磁波相互叠加形
成驻波, 从而将电磁能量束缚于微腔中,这就是微腔谐振效应[17]
Kusunoki[18]
腔谐振
效应的角度分析了钨微腔表面结构的增强辐射效果, 并将其应用于窄带辐射器。
1.3 课题主要研究内容
本文将全面深入开展热致变色薄膜制备方法的研究，制备钙钛矿锰氧化物块体靶
材，在Si 表面光刻矩形光栅，并对光栅结构进行形貌表征，用磁控溅射法在 Si光栅
表面制备钙钛矿锰氧化物薄膜，完成发射率测量与分析。具体研究内容有以下几个方
面：
1) 采用固相反应法制备出钙钛矿锰氧化物块体靶材。并对原来的固相反应法进行改
进。再通过磁控溅射法在 Si基片上制备出不同光刻深度的热致变色薄膜。
2) 在Si表面光刻不同深度的矩形光栅，并对光栅结构进行形貌表征。
3) 用磁控溅射法在Si光栅表面制备钙钛矿锰氧化物薄膜。
4) 通过傅里叶红外光谱仪测量薄膜样品在不同温度下的辐射特性，分析其光谱反射
率、发射率随温度的变化规律，揭示光刻深度对热致变色薄膜变温发射率的影响
规律。2 钙钛矿型材料的制备方法
2.1钙钛矿型材料主要制备方法
目前，从国内外的研究进展来看，钙钛矿型氧化物材料主要采用固相反应法、 溶
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