超短激光脉冲交流量热法研究

【摘要】： 进入微尺度以后，薄膜材料的导热规律以及热物性(包括热扩散率、热导率)与体材料相比发生了很大的变化，出现了超常现象。分析和测量微尺度下薄膜材料的热物性参数对微尺度传热理论分析和研究微器件的热传导能力、散热速度以及新器件的开发具有重要的意义。 本论文首先从微尺度理论、实验技术和计算机模拟三方面介绍了微尺度传热学研究现状，接着分析了超短激光脉冲加热金属薄膜过程中的热传导和介质薄膜中的热传导机制，阐述了超短激光脉冲交流量热法的原理和实验技术。 根据交流量热法原理，构建了一个测量薄膜热扩散率的测试系统。在该系统中，用超短脉宽的激光作为热源。利用该系统测量了厚度为1000(?)和5000(?)的二氧化硅薄膜、氮化硅薄膜、多晶硅薄膜的热扩散率，实验结果表明，薄膜的热扩散率比其体材料的要小，并且随着薄膜厚度的减小，热扩散率也减小。 课题来自国家自然科学基金重大项目“航天技术与信息器件中的微尺度传热”中的二级子课题“微传感器中的微尺度热特性研究”。