SDTR一種薄膜面內各向異性熱導率的測量方法

SDTR種透明膜面內各向異形熱導率的估測具體方法

近兩載以來來，隨之半導體器件方法服務業的快速趨勢趨勢，半導體器件方法部件的面積大幅度增大，對處理器或聚酰亞胺膜用料的熱物性探究式至關最重要，這么受到面向超小外形規格的熱物性試探方法可以提供了趨勢各種需求，其知中由于光學材料的熱全條件反射法的趨勢會使小外形規格(亞毫米)產品的樣品的熱導率預估變得更加輕易。在頻域熱全條件反射法FDTR預估中：鎖相圖像運放電路的分類相位須要被正確折算以增大對相位滯緩數據信號的引響。

SDTR - (SpecialDomain ThermalReflection)余地熱反射性層也是是根據二氧化碳智能機械泵浦-熱反射性層的試探高技術，能能造成小寬度膠片合格品的面內熱物性的衡量的的方法。比較于相關二氧化碳智能機械泵浦試探的的方法(如：TDTR，FDTR)它的優越是能能測驗膠片合格品的面內熱物性，且成本低較低；同FDTR不一樣是根據陸續二氧化碳智能機械，當然當前的FDTR的調試規律通常情況下在5 kHz之上，所以說只能能校正10 W/mK 之上的面內熱導率，但SDTR利用優化泵浦和試探黑斑的余地所在位置有相位和幅值數字信號，能能衡量如果低于10 W/(m·K)的面內熱導率。

1. SDTR公測

圖1所示為 SDTR 的實驗系統光路圖。一束泵浦激光經正弦波調制后聚焦在樣品表面，對樣品進行周期性加熱；另一束波長不同的探測激光透過偏振分光棱鏡(透過率可通過調整線偏振方向變化)，透過光聚焦在樣品表面，探測樣品表面的溫度響應，探測光可以透過二向色鏡照射并聚焦至樣品并反射，攜帶樣品表面的周期性變化的熱反射率信息，泵浦光在二向色鏡處反射并聚焦至樣品處對樣品進行周期性加熱，樣品表面因周期性的熱場而生成周期性變化的熱反射率。光電子試探器將探測光光信號轉換成電信號，然后傳輸給鎖相放大器以提取信號的幅值和相位。可以通過鎖相放大器輸出一個給定頻率的正弦信號或者通過外部信號發生器輸出給鎖相放大器和泵浦激光器，傳輸給泵浦激光器用以調制泵浦激光，傳輸給鎖相作為內部參考，實現對采集信號的鎖相分析。

在SDTR調查側量中，樣機表層需用鍍上約100 nm 厚的金屬膜算作室內溫度感應器層。借助設定激光光路大校光線漫折射至樣機的漫折射鏡的方面，會調整樣機表層泵浦光點比較于測探光點的的位置，時候鎖相變成器見證下幅值和相位移動4g數據隨樣機表層的泵浦光點和測探光點兩者之間傾斜遠距離xc的信息。以xc=0時的相位和幅值移動4g數據為基準點，對指定xc處的相位移動4g數據取其差占分

，對幅值信號燈取其歸一化值

，同時擬合差分相位信號和歸一化幅值信號，即可提取樣品沿光斑偏移方向的面內熱導率kx和該方向的激光光斑尺寸Wx。

圖1：SDTR激光鐳雕機的光路極簡示圖圖

圖2：表明鍍有100 nm鈦的熔融石英晶體試品在150 Hz泵浦解調平率和11.5 μm黑斑長寬比下的SDTR公測相位(a)和歸一化幅值(b)信息圖。

圖2里面示為在150 Hz 泵浦調頻下，鍍有100 nm鈦膜的熔融熔融石英晶體石砂原輔料的檢測的信息表格和線性申請這類卡種曲線提額申請這類卡種曲線提額線性擬合申請這類卡種曲線提額申請這類卡種申請這類卡種曲線提額提額。實現對圖2(a)中相位差移動衛星數據做好線性申請這類卡種曲線提額申請這類卡種曲線提額線性擬合申請這類卡種曲線提額，進來使用專著中給出的熔融熔融石英晶體石砂的容積比熱容等信息表格后線性申請這類卡種曲線提額申請這類卡種曲線提額線性擬合申請這類卡種曲線提額而獲得熔融熔融石英晶體石砂沿亮斑偏差大領域的面內熱導率有1.4W/(m·K)。SDTR被得出的熱導率與專著值比較相近；近因效應，若實現變化泵浦亮斑和探測系統亮斑較為于原輔料的的擺動大領域會得出沿表面能的幾大大領域的多種異形的熱導率(不夠示范中的熔融熔融石英晶體石砂是各向男同建筑材料，不能這個必要做好有差異 大領域的各向異形檢測)。圖2(a)還顯示了的z佳線性申請這類卡種曲線提額申請這類卡種曲線提額線性擬合申請這類卡種曲線提額值變化±30% 所相匹配的申請這類卡種申請這類卡種曲線提額提額，在該圖用虛線透露，顯示了該移動衛星數據對的神經敏非理性。而別的方位，圖2(b)表達的歸一化幅值移動衛星數據實現線性申請這類卡種曲線提額申請這類卡種曲線提額線性擬合申請這類卡種曲線提額幅值移動衛星數據會正確地能夠 沿偏差大領域的機光亮斑長寬比為11.5 μm。

2. 刺激性度了解

圖3展示了圖1的測量信號對系統中不同參數的敏感性系數。這些參數包括了傳感層和基底材料的不同方向上的熱導率kxm、kym、kzm(其中角標m表示為金屬傳感曾的物理性質)和kx、ky、kz，體積比熱容cm和c，金屬傳感層的厚度hm，界面熱導G，泵浦光斑樣品表面上不同方向上的激光光斑尺寸wx、wy。

圖3：調制頻率9KHZ，100nm AU/ sapphire樣品的SDTR測試結果對樣品各個熱物性的敏感度示意圖。(a)相位梯度信號對于不同參數的敏感度；(b)幅值半高寬對不同參數的敏感度。

圖3中顯示：沿樣品表面x方向的熱導率kx和樣品的體積比熱容c對的敏感度較高，因此對與得到較為準確的熱導率結果，需要事先知道較為準確可靠的樣品體積比熱容c；x方向的光斑尺寸wx對幅值半高寬敏感度較高，因此可通過幅值半高寬較為準確地確定樣品表面光斑尺寸wx，其中受到其他的樣品參數影響較小。

3. 測式然而

圖4： SDTR參與的一編規定樣件的面內熱導率的檢測報告與醫學文獻參考資料值的十分。

確定SDTR方案各對對藍瑪瑙、硅、二防氧化硅、高定向培養熱解石墨（HOPG）及x-切開熔融石英的面內熱導率確定了工作在線測量，其報告單下圖4如下，至少所述報告單均與資料參閱值極度保持一致，隨機誤差均不大于5%。

涉及專著：

[1] P. Jiang, D. Wang, Z. Xiang, R. Yang, H. Ban, A new spatial-domain thermoreflectance method to measure a broad range of anisotropic in-plane thermal conductivity, Int. J. Heat Mass Transfer, 191 (2022) 122849.

[2] 宋尚智, 張可欣, 江普慶, 新形光學元件交流電量熱法最準確量測小的尺寸印刷品的面內熱導率, 自然能源科學技能與技能, 1 (2022) 33-38.

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