137 / 2023-11-20 13:57:52

一种薄膜面内热导率测量方法的仿真和实验研究

3ω方法,面内热导率,仿真

     在热电材料和电子热管理材料等的研发过程中，热导率的表征是一个关键环节。由于辐射热损失等因素的存在，热导率的测量、特别是微纳米厚度薄膜热导率的测量具有一定的挑战性，而近年来上述领域对薄膜热导率表征手段的发展也提出了新的要求。

    有鉴于此，我们提出了一种基于悬空构型的薄膜面内热导率测量方法，该方法以3ω/2ω测量技术和改进的Ångstrӧm方法(Modified Ångstrӧm Method）为基础, 能直接获取待测样品的面内热导率、面内热扩散率和体积热容，并有望在真空环境下实现对沉积薄膜的原位检测。仿真研究表明，由薄膜表面热辐射和电极热容等引起的误差会在数据处理过程中被部分抵消，因此理论上在较高测量温度（如800 K）下的结果偏差仍在可接受的范围内。在仿真基础上，我们搭建了基于该方案的测量装置并初步表征了多种微纳米厚度有机和无机薄膜（包括聚酰亚胺、聚四氟乙烯、SiN_x、SiN_x/SiO₂和导电高分子等样品, 最高测量温度达到500 K），并将实验结果与文献值或仿真结果进行了比较。