納米薄膜熱導(dǎo)率測(cè)試系統(tǒng)-TCN-2ω

薄膜材料的熱導(dǎo)率評(píng)價(jià)將變得為簡(jiǎn)便

    日本Advance Riko公司推出的納米薄膜熱導(dǎo)率測(cè)試系統(tǒng)是使用2ω方法測(cè)量納米薄膜厚度方向熱導(dǎo)率的商用系統(tǒng)。與其他方法相比，樣品制備和測(cè)量為簡(jiǎn)單。

點(diǎn)：

1. 在納米尺度衡量薄膜的熱導(dǎo)率

開(kāi)發(fā)出監(jiān)測(cè)周期加熱過(guò)程中熱反射帶來(lái)的金屬薄膜表面溫度變化的方法。從而通過(guò)厚度方向上的維熱導(dǎo)模型計(jì)算出樣品表面的溫度變化，為簡(jiǎn)便的衡量厚度方向上熱導(dǎo)率。（日本li：5426115）

2. 樣品制備簡(jiǎn)單

不需要光刻技術(shù)即可將金屬薄膜（1.7mm×15mm×100nm）沉積在薄膜樣品上。

應(yīng)用方向

1. 熱設(shè)計(jì)用薄膜熱導(dǎo)率評(píng)價(jià)的選擇。

low-k薄膜，有機(jī)薄膜，熱電材料薄膜

2. 可用于評(píng)價(jià)熱電轉(zhuǎn)換薄膜

測(cè)量原理

當(dāng)    使用頻率為f的電流周期加熱金屬薄膜時(shí)，熱流的頻率將為電流頻率的2倍（2f）。如果樣品由金屬薄膜（0）-樣品薄膜（1）-基體（s）組成（如圖），可由維熱導(dǎo)模型計(jì)算出金屬薄膜上表面的溫度變化T(0)。

假設(shè)熱量全部傳導(dǎo)到基體，則T(0)可由下式計(jì)算：

（λ/Wm^-1K^-1，C/JK^-1m^-3，q/Wm^-3，d/m，ω（=2πf）/s^-1）

式中實(shí)部（同相振幅）包含樣品薄膜的信息。如熱量全部傳導(dǎo)到基體，則同相振幅正比于(2 ω)0.5，薄膜的熱導(dǎo)率（λ1）可由下式給出：

（m：斜率，n：截距）

設(shè)備參數(shù)

1. 測(cè)試溫度：室溫

2. 樣品尺寸：長(zhǎng)10～20mm，寬10mm

                      厚0.3～1mm（含基體）

3. 基體材料：Si（推薦）

                      Ge，Al2O3（高熱導(dǎo)率）

4. 樣品制備：樣品薄膜上需沉積金屬薄膜（100nm）

                     （推薦：金）

5. 薄膜熱導(dǎo)率測(cè)量范圍：0.1～10W/mK

6. 測(cè)試氛圍：大氣

設(shè)備概念圖

樣品準(zhǔn)備

測(cè)試數(shù)據(jù)

Si基底上的SiO₂薄膜（20-100nm）測(cè)量結(jié)果

發(fā)表文章

1. K. Mitarai et al. / J. Appl. Phys. 128, 015102 (2020) 

2. M. Yoshiizumi et al. / Trans. Mat. Res. Soc. Japan 38[4] 555-559 (2013)