薄膜热物性实验研究

论文题目: 薄膜热物性实验研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 机械设计及理论

作者: 胡明雨

导师: 陈云飞

关键词: 方法,测试,体态,薄膜,导热系数

文献来源: 东南大学

发表年度: 2005

论文摘要: 微、纳米薄膜材料是大规模集成电路、激光器件、微机电系统的重要组件。薄膜导热特性影响着器件和系统运行的性能和可靠性,因此研究薄膜的热传导性能对于器件的设计和稳定运行具有重要意义。本文用实验手段探讨了体态材料及微尺度结构材料热传导中的几个问题。其目的是为了找到合适的热电材料,进行合理结构设计来提高热电制冷效率,从而制备一种微型嵌入式制冷器件,为计算机芯片、MEMS器件等提供帮助。本文介绍了MEMS的发展情况,结合具体实例介绍了热电制冷器件及其基本原理,对微尺度传热的研究现状进行了分类和概括。在此基础上,采用3ω方法基本原理搭建了导热系数测试系统,测试了体态硅材料的导热系数,以及120纳米厚二氧化硅薄膜的导热系数。对体态硅进行测试的结果表明,在40K到80K的温度范围内,体态硅的导热系数随着温度的升高而增大;而在80K到170K的温度范围内,体态硅的导热系数随着温度的升高而减小;证实杂质对体态硅材料导热系数存在很大的影响,讨论了杂质浓度与体态硅导热系数的关系,即随着杂质浓度的提高,体态硅的导热系数越来越小。对二氧化硅薄膜导热系数的测试结果表明,在40-170K之间的温度范围内,二氧化硅薄膜的导热系数与环境温度存在很密切的关系,即二氧化硅薄膜的导热系数随着温度的升高而增大。得到的测试结果与他人实验结果是一致的,表明建立的薄膜导热系数测试系统是合理的。

论文目录:

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英文摘要

第一章绪论

1.1 MEMS 技术发展背景

1.2 MEMS 领域热电器件的研究进展

1.3 课题来源与主要研究内容

第二章微尺度热传导研究方法及研究现状

2.1 薄膜导热系数研究方法的发展

2.2 薄膜材料热传导研究现状

2.2.1 体态材料

2.2.2 薄膜材料

2.2.3 纳米线和纳米碳管导热研究

2.2.4 超晶格纳米线（SLNW）导热研究

2.3 本章小结

第三章 3ω方法基本原理

3.1 3ω实验方法的发展及应用

3.2 3ω实验方法的理论原理

3.2.1 经典3ω实验方法

3.2.2 扩展3ω实验方法

3.3 黑体辐射对测试精度的影响

3.4 本章小结

第四章体态硅导热系数的测试

4.1 测量方法和测试系统

4.2 材料和加热器件的制备

4.3 测试的结果及分析

4.4 本章小结

第五章 SiO_2薄膜导热系数的测试

5.1 测试方案和材料的制备

5.2 测试结果及分析

5.3 本章小结

第六章总结与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

发布时间: 2007-06-11

参考文献

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薄膜热物性实验研究

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