Switching of thermal emissivity spectra over broadband using metamaterials consisting of vanadium dioxide

点击翻译按钮获取中文摘要

温度の高低によって放射冷却現象に関わる中赤外波長における放射率を自律的に制御可能な微細構造を創成する足がかりとして，時間領域差分法による数値シミュレーションを用いた構造の探索を行った．金の基板上に二酸化チタン及び二酸化バナジウムを順に積層した多層構造を対象とした放射率の評価を進めるため，既存の数値シミュレーションにベイズ最適化手法による再帰的な構造探索アルゴリズムを組み合わせた．これにより，効率的な性能評価を進めることが可能となり，これまで考えていた構造よりも高い性能を持つ構造の発見に繋がった．これらの数値シミュレーションを通して，赤外放射率の大小に関わる物理現象の起源についての理解が進行したとともに，放射率制御の鍵となる材料である二酸化バナジウムの物性に求められる特性についての指針が得られた．これらの知見や成果については，学術誌への投稿のために論文を執筆中である．また，温度によって金属的あるいは絶縁体的な反射，放射特性を示す機能性材料である二酸化バナジウムについて，ゾルゲル法による薄膜合成や酸化あるいは還元雰囲気下におけるアニール処理を並行して進めている．現在は通常の実験室環境下で作業を行っているために不純物の混在が懸念されるものの，そのような環境下であっても基板となる材料やアニール条件を適切に整えることにより，クリーンルーム内でのパルスレーザー堆積法により得られた純度の高い二酸化バナジウムと同じく，60℃前後において電気抵抗値が100倍程度変化することが確認された．