垂直排列碳納米管陣列的界面熱特性實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著微電子器件的特征尺寸不斷縮小以及性能的大幅提升，芯片內(nèi)部短時(shí)間內(nèi)集聚的大量熱量會(huì)導(dǎo)致器件性能的下降甚至失效。因此，芯片的散熱問(wèn)題是制約微電子技術(shù)發(fā)展的最重要課題之一。傳統(tǒng)的散熱材料已經(jīng)不能更好地解決芯片的散熱問(wèn)題，碳納米管具有高熱導(dǎo)率、耐高溫以及柔性等優(yōu)勢(shì)，有望成為解決芯片散熱問(wèn)題的優(yōu)良熱管理材料。碳納米管作為熱界面材料會(huì)受到不同程度的壓力作用，因此，研究碳納米管在受壓力作用下的熱學(xué)特性具有重要意義。
　　本研究主要內(nèi)容包括：

2、⑴組建了一套適用于測(cè)量碳納米管薄膜熱導(dǎo)率的瞬態(tài)熱反射測(cè)試系統(tǒng)，介紹了系統(tǒng)的測(cè)試原理，分析了影響測(cè)試結(jié)果的因素以及給出了測(cè)試參數(shù)的選取。⑵使用此系統(tǒng)測(cè)試了去離子水的熱導(dǎo)率，驗(yàn)證了雙向熱流瞬態(tài)熱反射測(cè)試方法的可行性。接著采用了SiO2/CNT/Au三層結(jié)構(gòu)模型，測(cè)試了厚度為860μm碳納米管陣列與金薄膜之間的界面熱阻。當(dāng)在垂直方向上給碳納米管陣列施加1.49MPa的壓力時(shí)，金-碳納米管陣列的界面熱阻值約為1.90~3.26×10-6 m2·

3、K/W，遠(yuǎn)小于小壓力作用下的熱阻值。這是因?yàn)樵诖蟮膲毫ψ饔孟绿技{米管陣列與金的接觸面積增大，因此接觸熱阻減小。另外，由于金-玻璃之間沒(méi)有過(guò)渡層，其界面熱阻約為1.12×10-7 m2·K/W，相比理論的金屬-介質(zhì)層之間的接觸熱阻（10-8-10-7 m2·K/W）略大。在雙向熱流瞬態(tài)熱反射測(cè)試過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)界面熱阻值越大，系統(tǒng)對(duì)待測(cè)樣品的測(cè)試靈敏度越高。⑶基于SiO2/CNT/Au三層測(cè)試結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，采用了可溶性襯底NaCl/Au/C