非晶硅防护层

抗高能原子氧侵蚀

以原子尺度的动态结构演变阐明其在极端原子氧轰击下的侵蚀机制,为低地球轨道航天器提供可靠的薄膜防护方案。

Zhou, Qiang · 叶宏飞 · Han, Haiying · 郑勇刚

ACS Applied Materials & Interfaces 2025

参数信息

氧粒子侵蚀率
27 %
原子氧穿透深度
4 Å
表面温升速率
230 K/ps
侵蚀阶段转变温度
4200 K
表面氧原子数(最佳力学性能)
200

技术优势

侵蚀率低至27%

在10 eV原子氧轰击100 ps后,非晶硅的氧粒子侵蚀率仅为27%,表明其能有效抵抗高能原子氧的持续轰击。

穿透深度仅4 Å

即使在30 eV高能原子氧下,穿透深度也仅为4 Å,表明非晶硅能有效阻止原子氧向内部扩散,保护基底材料。

表面力学性能优异

当表面氧原子数达到200(接近吸收峰值)时,非晶硅的垂直和横向表面力学性能达到最佳,有利于在动态侵蚀环境中保持结构完整性。

揭示两阶段侵蚀机制

原子氧侵蚀过程分为吸收和升华两个阶段,转变温度约4200 K,这为预测材料在不同工况下的失效模式提供了理论依据。

应用场景