SDTR一种薄膜面内各向异性热导率的测量方法

SDTR有一种pe膜面内各向男人热导率的测量技巧技巧

近来来，随着时间推移半导体行业能力服务行业的很多经济提升，半导体行业能力器件的比热容大幅度大于，对心片或保护膜装修材料的热物性探讨至关比较重要，这样的予以对於超小大小的热物性探测系统能力展示 了经济提升供需，并且中因为光电的热射线法的经济提升使小大小(亚μm)原材料的热导率在侧量看起来更容易。在频域热射线法FDTR在侧量中：锁相增加器的借鉴相位必须被小于算以大于对相位落后电磁波的影晌。

SDTR - (SpecialDomain ThermalReflection)服务器热光射线不一样的是因为二氧化碳激光束行业泵浦-热光射线的检测技能，能够重视小宽度透气膜样机的面内热物性的在线在线测量方式。较之于其他二氧化碳激光束行业泵浦检测方式(如：TDTR，FDTR)它的的优势是能够公测透气膜样机的面内热物性，且直接费用成本；同FDTR不一样是因为连续性二氧化碳激光束行业，不按照近年来的FDTR的配制速度基本在5 kHz这些，故此最多只能精确在线测量10 W/mK 这些的面内热导率，但SDTR按照转换泵浦和检测黑斑的服务器的位置得到相位和幅值信息，能够在线在线测量高于10 W/(m·K)的面内热导率。

1. SDTR检验

图1所示为 SDTR 的实验系统光路图。一束泵浦激光经正弦波调制后聚焦在样品表面，对样品进行周期性加热；另一束波长不同的探测激光透过偏振分光棱镜(透过率可通过调整线偏振方向变化)，透过光聚焦在样品表面，探测样品表面的温度响应，探测光可以透过二向色镜照射并聚焦至样品并反射，携带样品表面的周期性变化的热反射率信息，泵浦光在二向色镜处反射并聚焦至样品处对样品进行周期性加热，样品表面因周期性的热场而生成周期性变化的热反射率。光电技术测探器将探测光光信号转换成电信号，然后传输给锁相放大器以提取信号的幅值和相位。可以通过锁相放大器输出一个给定频率的正弦信号或者通过外部信号发生器输出给锁相放大器和泵浦激光器，传输给泵浦激光器用以调制泵浦激光，传输给锁相作为内部参考，实现对采集信号的锁相分析。

在SDTR科学实验校正中，供试品管理外壁须得镀一点约100 nm 厚的黑色金属膜做的温度调结器层。能够调结激光切割光路上将军衔点光条件射线至供试品管理的条件射线镜的方向，行校准供试品管理外壁泵浦黑斑比于遥测黑斑的职位，一同锁相放缩器纪要下幅值和相位数剧随供试品管理外壁的泵浦黑斑和遥测黑斑相互移位距xc的数剧。以xc=0时的相位和幅值数剧为基准价，对同样xc处的相位数剧取其差分数

，对幅值移动信号取其归一化值

，同时拟合差分相位信号和归一化幅值信号，即可提取样品沿光斑偏移方向的面内热导率kx和该方向的激光光斑尺寸Wx。

图1：SDTR环路简约风提示图

图2：表明镀有100 nm钛的熔融石英石备样在150 Hz泵浦解调速度和11.5 μm黑斑尽寸下的SDTR测试仪相位(a)和归一化幅值(b)数据报告图。

图2中其示为在150 Hz 泵浦调频下，镀有100 nm钛膜的熔融熔融熔融石英石砂土样的预估数据表格显示和折线美折线线性曲线拟合折线折线美。使用对图2(a)中相位差走势使用折线美折线线性曲线拟合折线，中间用到论文中展出 的熔融熔融熔融石英石砂的体型大小比热容等数据表格显示后折线美折线线性曲线拟合折线而受到熔融熔融熔融石英石砂沿光点移位定位的面内热导率有1.4W/(m·K)。SDTR得出得的热导率与论文值万分非常接近；反之亦然，若使用变动泵浦光点和试探光点相比较于土样的的偏移量定位是能够 得出沿表明的不相同定位的多种异形聊天的热导率(仅仅样例中的熔融熔融熔融石英石砂是各向男同板材，不会有一定使用不相同定位的各向异形聊天测验)。图2(a)还展出了的z佳折线美折线线性曲线拟合折线值转化±30% 所相匹配的折线美，在下图用虚线显示，展出了该走势对的特别确定性和理性。而同单地方，图2(b)提示的归一化幅值走势使用折线美折线线性曲线拟合折线幅值走势是能够 精度地受到沿移位定位的激光束光点长宽比为11.5 μm。

2. 太敏感度进行分析

图3展示了图1的测量信号对系统中不同参数的敏感性系数。这些参数包括了传感层和基底材料的不同方向上的热导率kxm、kym、kzm(其中角标m表示为金属传感曾的物理性质)和kx、ky、kz，体积比热容cm和c，金属传感层的厚度hm，界面热导G，泵浦光斑样品表面上不同方向上的激光光斑尺寸wx、wy。

图3：调制频率9KHZ，100nm AU/ sapphire样品的SDTR测试结果对样品各个热物性的敏感度示意图。(a)相位梯度信号对于不同参数的敏感度；(b)幅值半高宽对不同参数的敏感度。

图3中显示：沿样品表面x方向的热导率kx和样品的体积比热容c对的敏感度较高，因此对与得到较为准确的热导率结果，需要事先知道较为准确可靠的样品体积比热容c；x方向的光斑尺寸wx对幅值半高宽敏感度较高，因此可通过幅值半高宽较为准确地确定样品表面光斑尺寸wx，其中受到其他的样品参数影响较小。

3. 各种测试没想到

图4： SDTR开展的全方位作品要求样件的面内热导率的检测的但是与论文资料参考选取值的十分。

使用SDTR方法步骤分开 对对蓝红宝石、硅、二氧化反应硅、高定项热解石墨（HOPG）及x-切工熔融石英的面内热导率对其进行了实验所检测，其报告如下图如下4如下，之中所得到报告均与专著参考资料值高同一，粗差均低于5%。

各种相关资料：

[1] P. Jiang, D. Wang, Z. Xiang, R. Yang, H. Ban, A new spatial-domain thermoreflectance method to measure a broad range of anisotropic in-plane thermal conductivity, Int. J. Heat Mass Transfer, 191 (2022) 122849.

[2] 宋尚智, 张可欣, 江普庆, 最新型光电器件座谈会量热法精确度精确测量小长宽样品管理的面内热导率, 电力能源学科与科技, 1 (2022) 33-38.

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