Synthèse et intégration de couches minces de dioxyde d’hafnium pour la fabrication de radiateurs thermiques passifs dans les satellites miniaturisés,

Jiang, Yitong (2024). Synthèse et intégration de couches minces de dioxyde d’hafnium pour la fabrication de radiateurs thermiques passifs dans les satellites miniaturisés, Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'énergie et des matériaux, 80 p.

Prévisualisation

PDF Télécharger (3MB) | Prévisualisation

Résumé

Pour contrôler la température à l’intérieur des satellites miniaturisés, une solution prometteuse serait d’utiliser des radiateurs thermiques intelligents (SRD) en mettant à profit les propriétés thermochromiques du dioxyde de vanadium (VO2). Ces SRD consistent en un substrat réfléchissant sur lequel on dépose une couche mince diélectrique (autour de 1 μm) tel que le dioxyde de silicium (SiO2) et une couche mince de VO2 de quelques dizaines de nanomètres. L'objectif de ce projet de recherche est de remplacer le SiO2 par le dioxyde d’hafnium (HfO2) en raison de sa transmission élevée dans le domaine infrarouge (2.5 μm à 25 μm) dans le but d’améliorer les performances des SRD. Dans ce travail, après avoir optimisé la microstructure et les propriétés optiques du HfO2, nous avons développé un procédé de micro-fabrication des SRD en utilisant uniquement la technique de pulvérisation pour la synthèse des couches de HfO2 et VO2 ouvrant ainsi la porte à leur fabrication sur de grandes surfaces. Des simulations numériques des performances optiques des SRD ont été par la suite entreprises pour définir les épaisseurs optimales des couches de HfO2 et VO2. Cela nous a permis de fabriquer des SRD de très haute performance pour les applications spatiales.

In order to control the temperature inside miniaturized satellites, a promising solution would be to use smart radiators devices (SRD) by taking advantage of the thermochromic properties of vanadium dioxide (VO2). These SRD consist of a reflective substrate on which a thin film (about 1 μm-thick) of a dielectric material such as silicon dioxide (SiO2) and a thin VO2 film of a few tens of nanometers are deposited. The objective of this research project is to replace the SiO2 thin film with hafnium dioxide (HfO2) thanks to its high transmission in the infrared range (2.5 μm to 25 μm), with the aim of improving the performance of SRD. In this work, after optimizing the microstructure and optical properties of HfO2, we have developed a process for micro-manufacturing SRD using only the sputtering technique for the synthesis of both HfO2 and VO2 layers, thus opening the door to their manufacture on large surfaces. Numerical simulations of the optical performance of the SRD were then undertook to define the optimal thicknesses of the HfO2 and VO2 layers. This has allowed us to manufacture very high performance SRD for space applications.

Type de document:	Thèse Mémoire
Directeur de mémoire/thèse:	Chaker, Mohamed
Mots-clés libres:	Radiateurs thermiques intelligents ; Dioxyde d’hafnium ; Dioxyde de vanadium ; Couche mince ; Pulvérisation ; Caractérisation microstructurale et optique ; Smart radiators devices ; Hafnium dioxide ; Vanadium dioxide ; Thin films ; Sputtering ; Microstructural and optical characterization
Centre:	Centre Énergie Matériaux Télécommunications
Date de dépôt:	29 nov. 2024 01:36
Dernière modification:	29 nov. 2024 01:36
URI:	https://espace.inrs.ca/id/eprint/16210

Gestion Actions (Identification requise)

Modifier la notice