Аналіз методів визначення теплопровідності тонких плівок

Abstract

Представлено аналіз абсолютного, 3ω- і флеш-методу, що використовуються для вимірювання теплопровідності тонких плівок. Наведено схеми і характеристики методів, дано ряд відомих теоретичних та емпіричних формул для обрахунку теплопровідності. В абсолютному методі для вимірювання теплопровідності використовують допоміжний провідний шар S-подібної форми, який нагрівають електричним струмом. У 3ω-методі використовують змінний струм двох різних частот, який нагріває металеву смужку-нагрівач нанесену на досліджувану тонку плівку. За виміряними значеннями напруг та геометричним розмірами і опором смужки-нагрівача визначають коефіцієнт теплопровідності тонкоплівкової структури. Лазерний флеш-метод грунтується на вимірюванні часу поширення теплової хвилі, створеної лазерним імпульсом від однієї сторони плівки до протилежної. Використовуючи теорію, яка ґрунтується на одномірній моделі поширення тепла у напівобмеженому тілі, та за умов відносно невеликого нагрівання, можна визначити коефіцієнт теплопровідності досліджуваного зразка

Представлен анализ абсолютного, 3ω- и флэш-методу, используемых для измерения теплопроводности тонких пленок. Приведены схемы и характеристики этих методов, дан ряд известных теоретических и эмпирических формул для расчета теплопроводности. В абсолютном методе для измерения теплопроводности использовано вспомогательный проводящий слой S-образной формы, который нагревают электрическим током. В 3ω-методе использовано переменный ток двух разных частот, который нагревает металлическую полоску, нанесенную на исследуемую тонкую пленку. По измеренным значениям напряжений, геометрическим размерам и сопротивлением полоски-нагревателя определяют коэффициент теплопроводности тонкопленочной структуры. Лазерный флэш-метод основан на измерении времени распространения тепловой волны, созданной лазерным импульсом от одной стороны пленки к противоположной. Используя теорию, которая основывается на одномерной модели распространения тепла в полуограниченном теле, в условиях относительно небольшого нагрева, можно определить коэффициент теплопроводности исследуемого образца

Absolute, 3ω- and flesh-method which used to thermal conductivity measure of thin films are presented. The chart and description of the method, given number of theoretical and empirical equations for thermal conductivity calculation. The absolute method for measuring thermal conductivity using the auxiliary conductive layer S-shaped form, which is heated with electric power. In the 3ω-method using alternating power of two different frequencies, which heats the metal heater-strip deposited on investigated thin film. According to the measured values of voltage and geometric dimensions and resistance of heater-strip determine the thermal conductivity of thin film structures. The laser flash-method is based on measuring the time heat waves created distribution laser pulse from one side of the film to the opposite. Using theory based on one-dimensional model of heat distribution in half-limited body, provided relatively little heat, you can determine the thermal conductivity of the investigated sample.