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    技術文章

    測量納米薄膜厚度方向導熱系數的商用裝置

    測量納米薄膜厚度方向導熱系數的商用裝置

    該裝置是目前世界上使用2ω法測量納米薄膜厚度方向導熱系數的商用裝置。與其他方法相比,可以輕松地進行樣品制作和測量。

    用途

    • 通過量化低K絕緣膜的熱阻,用于半導體器件的熱設計

    • 絕緣膜的開發與散熱的改善

    • 熱電薄膜應用評價

    特征

    • 可以測量在基板上形成的 20 至 1000 nm 薄膜在厚度方向上的熱導率。

    • 使用熱反射法通過溫度幅度檢測實現測量

    • 測量樣品的簡單預處理


    測量原理

    論文“絕熱邊界條件下2ω法評估薄板樣品的熱導率"

    當以 f/Hz 的頻率加熱金屬薄膜時,熱量以 2 f/Hz 的頻率變化。
    金屬薄膜(0) – 薄膜(1) – 基材三層體系中金屬薄膜表面的溫度變化(s) T (0) 在充分傳熱的條件下是一維的穿過金屬薄膜/薄膜,下面的公式用來表示傳熱模型的解析解。

    (Λ: 導熱系數 W m -1 K -1 , C: 體積比熱容 JK -1 m -3 , q: 每體積熱容W m -3 , d: 厚度 m, ω: 角頻率 (= 2πf) / 秒-1 )

    由于實數解(同相幅度)包含薄膜的信息,因此在相同條件下在不同頻率下進行測量,同相幅度(2ω)-0.5成正比。
    薄膜的熱導率λ 1由下式獲得。
    (M:斜率,n:截距)

    TCN-2ω示意圖

    TCN-2ωSiO 2薄膜的測量結果

    薄膜的評價

    測量樣品

    Si襯底上SiO 2薄膜(20-100 nm)示例

    薄膜厚度/nm19.951.096.8
    導熱系數/Wm -1 K -10.821.121.20


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