SDTR一種薄膜面內各向異性熱導率的測量方法

SDTR這種聚酯薄膜面內各向異性朋友熱導率的精確測量的方法

近兩近些年來，隨著時間推移半導體設備存儲芯片行業內的巨大成長，半導體設備存儲芯片零件的大小快速壓縮，對存儲芯片或膜原料的熱物性與探討至關主要，只要受到針對于超小規格寸尺的熱物性監測高技術可以提供了成長所需，而于中為光學儀器的熱條件反射面法的成長因此小規格寸尺(亞納米)備樣的熱導率側量看上去很容易。在頻域熱條件反射面法FDTR側量中：鎖相變小器的符合相位必須要 被精確度高計算方法以壓縮對相位遲滯無線信號的關系。

SDTR - (SpecialDomain ThermalReflection)空間熱折射層也是是對于脈沖脈沖激光手術泵浦-熱折射層的試探技術應用，就能夠對于小長度pet復合膜仿品的面內熱物性的檢測最簡單的最簡單的方法。比較于另一個脈沖脈沖激光手術泵浦試探最簡單的最簡單的方法(如：TDTR，FDTR)它的特點是就能夠自測pet復合膜仿品的面內熱物性，且的成本價格低廉；同FDTR一樣的是對于連續性脈沖脈沖激光手術，不到現下的FDTR的熬制頻帶寬度一般在5 kHz上面，那么只得出10 W/mK 上面的面內熱導率，但SDTR經由改進泵浦和試探亮斑的空間選址獲得了相位和幅值網絡信號，就能夠檢測最低10 W/(m·K)的面內熱導率。

1. SDTR測驗

圖1所示為 SDTR 的實驗系統光路圖。一束泵浦激光經正弦波調制后聚焦在樣品表面，對樣品進行周期性加熱；另一束波長不同的探測激光透過偏振分光棱鏡(透過率可通過調整線偏振方向變化)，透過光聚焦在樣品表面，探測樣品表面的溫度響應，探測光可以透過二向色鏡照射并聚焦至樣品并反射，攜帶樣品表面的周期性變化的熱反射率信息，泵浦光在二向色鏡處反射并聚焦至樣品處對樣品進行周期性加熱，樣品表面因周期性的熱場而生成周期性變化的熱反射率。光電產品探測系統器將探測光光信號轉換成電信號，然后傳輸給鎖相放大器以提取信號的幅值和相位。可以通過鎖相放大器輸出一個給定頻率的正弦信號或者通過外部信號發生器輸出給鎖相放大器和泵浦激光器，傳輸給泵浦激光器用以調制泵浦激光，傳輸給鎖相作為內部參考，實現對采集信號的鎖相分析。

在SDTR實驗室測定中，備樣表明要鍍1層約100 nm 厚的合金金屬膜算作室溫感應器層。在轉換激光光路開國中將粒子束折射至備樣的折射鏡的視場角，能否優化備樣表明泵浦黑斑相對來說于檢測黑斑的職位，并且鎖相放小器信息下幅值和相位的警報隨備樣表明的泵浦黑斑和檢測黑斑間偏斜的距離xc的數據顯示。以xc=0時的相位和幅值的警報為依據，對不同xc處的相位的警報取其差總分

，對幅值警報取其歸一化值

，同時擬合差分相位信號和歸一化幅值信號，即可提取樣品沿光斑偏移方向的面內熱導率kx和該方向的激光光斑尺寸Wx。

圖1：SDTR激光光路簡約設計提醒圖

圖2：表面能鍍有100 nm鈦的熔融熔融石英圖紙在150 Hz泵浦解調的頻率和11.5 μm光點大小下的SDTR檢驗相位(a)和歸一化幅值(b)信息圖。

圖2下列示為在150 Hz 泵浦調頻下，鍍有100 nm鈦膜的熔融石英砂石石砂圖紙的衡量參數資料和線性線性擬合曲線曲線擬合曲線弧度弧度。利用對圖2(a)中相位差走勢開展線性線性擬合曲線曲線擬合曲線弧度，在當中運用醫學文獻綜述中供給的熔融石英砂石石砂的重量比熱容等參數資料后線性線性擬合曲線曲線擬合曲線弧度而推算出熔融石英砂石石砂沿黑斑偏位大朝向的面內熱導率有1.4W/(m·K)。SDTR待測出的熱導率與醫學文獻綜述值是達到；同樣，若利用改變了泵浦黑斑和監測黑斑相使用于圖紙的的偏差大朝向就能夠測出沿面上的幾大大朝向的那項男人的熱導率(的例子中的熔融石英砂石石砂是各向同性男原料，并沒有一定開展多種大朝向的各向男人測試英文)。圖2(a)還顯示了的z佳線性線性擬合曲線曲線擬合曲線弧度值變±30% 所使用的弧度，在圖例用虛線表達出來，顯示了該走勢對的過敏性。而另外問題，圖2(b)如圖所示的歸一化幅值走勢利用線性線性擬合曲線曲線擬合曲線弧度幅值走勢就能夠透徹地達到沿偏位大朝向的激光束黑斑的尺寸為11.5 μm。

2. 靈敏度解析

圖3展示了圖1的測量信號對系統中不同參數的敏感性系數。這些參數包括了傳感層和基底材料的不同方向上的熱導率kxm、kym、kzm(其中角標m表示為金屬傳感曾的物理性質)和kx、ky、kz，體積比熱容cm和c，金屬傳感層的厚度hm，界面熱導G，泵浦光斑樣品表面上不同方向上的激光光斑尺寸wx、wy。

圖3：調制頻率9KHZ，100nm AU/ sapphire樣品的SDTR測試結果對樣品各個熱物性的敏感度示意圖。(a)相位梯度信號對于不同參數的敏感度；(b)幅值半高寬對不同參數的敏感度。

圖3中顯示：沿樣品表面x方向的熱導率kx和樣品的體積比熱容c對的敏感度較高，因此對與得到較為準確的熱導率結果，需要事先知道較為準確可靠的樣品體積比熱容c；x方向的光斑尺寸wx對幅值半高寬敏感度較高，因此可通過幅值半高寬較為準確地確定樣品表面光斑尺寸wx，其中受到其他的樣品參數影響較小。

3. 檢驗結杲

圖4： SDTR做的一產品系列規范土樣的面內熱導率的估測最后與對比文獻對比值的相對較。

利于SDTR策略區分對對藍月亮石、硅、二腐蝕硅、高定向分配熱解石墨（HOPG）及x-裁割熔融石英的面內熱導率來了實驗操作衡量，其畢竟如圖甲已知4已知，至少所述畢竟均與論文符合值寬度一直，確定誤差均低于5%。

有關系論文：

[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, 張可欣, 江普慶, 最新型光學元件討論會量熱法更準確在測量小長寬比供試品的面內熱導率, 自然能源科學技能與技能, 1 (2022) 33-38.

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