納米薄膜熱導率測試系統

納米薄膜熱導率測試系統-TCN-2ω

薄膜材料的熱導率評價將變得為簡便

    日本Advance Riko公司推出的納米薄膜熱導率測試系統是使用2ω方法測量納米薄膜厚度方向熱導率的商用系統。與其他方法相比，樣品制備和測量為簡單。

點：

1. 在納米尺度衡量薄膜的熱導率

開發出監測周期加熱過程中熱反射帶來的金屬薄膜表面溫度變化的方法。從而通過厚度方向上的維熱導模型計算出樣品表面的溫度變化，為簡便的衡量厚度方向上熱導率。（日本li：5426115）

2. 樣品制備簡單

不需要光刻技術即可將金屬薄膜（1.7mm×15mm×100nm）沉積在薄膜樣品上。

應用方向

1. 熱設計用薄膜熱導率評價的選擇。

low-k薄膜，有機薄膜，熱電材料薄膜

2. 可用于評價熱電轉換薄膜

測量原理

當    使用頻率為f的電流周期加熱金屬薄膜時，熱流的頻率將為電流頻率的2倍（2f）。如果樣品由金屬薄膜（0）-樣品薄膜（1）-基體（s）組成（如圖），可由維熱導模型計算出金屬薄膜上表面的溫度變化T(0)。

假設熱量全部傳導到基體，則T(0)可由下式計算：

（λ/Wm^-1K^-1，C/JK^-1m^-3，q/Wm^-3，d/m，ω（=2πf）/s^-1）

式中實部（同相振幅）包含樣品薄膜的信息。如熱量全部傳導到基體，則同相振幅正比于(2 ω)0.5，薄膜的熱導率（λ1）可由下式給出：

（m：斜率，n：截距）

設備參數

1. 測試溫度：室溫

2. 樣品尺寸：長10～20mm，寬10mm

                      厚0.3～1mm（含基體）

3. 基體材料：Si（推薦）

                      Ge，Al2O3（高熱導率）

4. 樣品制備：樣品薄膜上需沉積金屬薄膜（100nm）

                     （推薦：金）

5. 薄膜熱導率測量范圍：0.1～10W/mK

6. 測試氛圍：大氣

設備概念圖

樣品準備

測試數據

Si基底上的SiO₂薄膜（20-100nm）測量結果

發表文章

1. K. Mitarai et al. / J. Appl. Phys. 128, 015102 (2020) 

2. M. Yoshiizumi et al. / Trans. Mat. Res. Soc. Japan 38[4] 555-559 (2013)