納米薄膜非平衡熱導(dǎo)率的理論與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、在MEMS和微電子器件中，由于加工工藝和材料本身的光、熱、聲、機(jī)、電等特性，各種金屬、非金屬薄膜被廣泛使用。隨著科學(xué)技術(shù)地不斷進(jìn)步以及電子器械的微型化進(jìn)展，納米薄膜的傳熱研究已成為當(dāng)前科學(xué)研究的熱點(diǎn)。以往對(duì)薄膜材料熱傳導(dǎo)的研究都是建立在平衡條件基礎(chǔ)上的。在實(shí)際的納米薄膜熱傳導(dǎo)中聲子的平均自由程大于薄膜的結(jié)構(gòu)尺寸，這不滿足平衡熱傳導(dǎo)的條件，因此研究薄膜的非平衡熱導(dǎo)率有著重要的意義。 由于薄膜的非平衡熱導(dǎo)率的理論求解過程非常復(fù)雜，結(jié)

2、果受到的影響因素眾多，準(zhǔn)確度低。因此本文采用實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)納米薄膜的熱導(dǎo)率進(jìn)行測(cè)量。比較了四種常用薄膜熱導(dǎo)率測(cè)量方法的優(yōu)缺點(diǎn)，由于3ω是瞬態(tài)電加熱法，測(cè)量值也是瞬間完成而不是一個(gè)持久穩(wěn)態(tài)的過程，因此可用來測(cè)量納米薄膜的非平衡熱導(dǎo)率。為確保實(shí)驗(yàn)樣品的質(zhì)量，用PECVD方法制備了SiO2薄膜和Si3N4薄膜。首先測(cè)量SiO2薄膜的熱導(dǎo)率，對(duì)自行搭建的3ω實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行了檢測(cè)。之后用3ω實(shí)驗(yàn)方法對(duì)Si3N4納米薄膜進(jìn)行了熱導(dǎo)率的測(cè)量，分別測(cè)量了不同