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《中国科学院研究生院(电子学研究所)》 2004年
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薄膜热学特性研究

宋青林  
【摘要】:当器件的尺寸达到微/纳米尺度时,其热学特性与体材料相比将发生变化,出现尺寸效应。研究已证实薄膜的热导率和热扩散率存在着尺寸效应,但相应的理论研究有待进一步深入;而对薄膜比热容的尺寸效应仅从理论上作了初步研究,还有待进行实验验证。本论文针对国内外的研究现状以及微/纳器件发展的需要,对薄膜的热导率和比热容两个重要的热学参数进行了测量和研究,主要内容包括:发展新结构完成对Si_3N_4薄膜热导率的测量和研究;制作Si_3N_4自由悬膜对其比热容进行测量;发展用于微小薄膜比热容测量的新方法。 在静态法的基础上,提出了一种用于薄膜热导率测量的新结构——桥状结构,这种结构热流和温度分布均匀,可减小测量误差。利用微机械加工技术制作了一系列厚度的Si_3N_4桥状薄膜。对不同厚度的Si_3N_4薄膜的热导率进行了测量,其热导率出现尺寸效应,随膜厚增加而增大,并结合理论对这种现象进行了分析。 为了测量Si_3N_4薄膜的比热容,设计并制作出Si_3N_4自由悬膜测量结构。利用热时间延迟法对不同厚度的Si_3N_4薄膜的比热容进行了测量,发现薄膜的比热容与体材料的有较大的差别。 提出了一种用于微小薄膜比热容测量的新方法——3ω法。此方法集加热、测温电阻于一体,使悬膜的面积、厚度更小,提高了测量灵敏度,降低了制作难度。利用这种方法,对不同厚度Al薄膜的比热容进行了测量,发现Al薄膜比热容具有尺寸效应,并进行了相应的理论分析。 上述测试结构和方法与国内外报导的已有研究相比有较高的测量精度。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(电子学研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:O484.4

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 白素媛;亚微米薄膜导热特性的研究[D];大连理工大学;2010年
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2 祝婕;薄膜材料热性能研究与测试[D];电子科技大学;2011年
3 李现霞;基于近场辐射的介电薄膜热导率模型研究[D];青岛理工大学;2010年
【参考文献】
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【共引文献】
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7 沈东;发动机前缘导向叶片复合材料热气防冰系统性能研究[D];南京航空航天大学;2009年
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【同被引文献】
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【二级引证文献】
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【二级参考文献】
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