發(fā)布時間：2020-05-13 12:58

【摘要】：相變材料是當今工程中的熱門材料,廣泛應(yīng)用于信息存儲、儲熱散熱、光熱印刷等技術(shù)中。在信息存儲中,其產(chǎn)品相變存儲器甚至有望成為下一代的存儲設(shè)備。材料的熱導(dǎo)率對器件的功耗有著十分顯著的影響,以相變存儲器為例,相變材料的熱導(dǎo)率既不能過大也不可過小,過大會導(dǎo)致功耗增加,過小則會導(dǎo)致器件發(fā)熱嚴重。因此熱導(dǎo)率的選取需要權(quán)衡各個方面的因素,才能做出最佳的選擇。薄膜材料是微電子器件中常用的材料,由于微觀特性及邊界效應(yīng)等,它們的熱導(dǎo)率與塊體材料相比有很大的不同。InSb薄膜材料廣泛應(yīng)用于高精度的光電存儲、紅外探測和紅外熱成像技術(shù)以及超分辨掩膜層技術(shù)中。InSb擁有較高的熱導(dǎo)率,并且在相變過程中體現(xiàn)出了特殊的熱特性規(guī)律。目前對InSb材料熱導(dǎo)率的研究多為其體材料,而對其薄膜熱導(dǎo)率,尤其是其溫度特性的研究卻鮮有報道。因此,對InSb薄膜材料的研究有著重要意義。本文采用瞬態(tài)熱反射法對厚度為70-200nm的InSb薄膜在非晶態(tài)和晶態(tài)下的熱導(dǎo)率及其隨溫度的變化特性做了測試,并探討了其中的熱輸運機理。首先,選擇了適用于測量InSb薄膜熱導(dǎo)率的瞬態(tài)熱反射測試系統(tǒng),介紹了系統(tǒng)的測試原理,分析了影響測試結(jié)果的因素,并給出了測試參數(shù)的選取;接著,在常溫下分別測試了在晶態(tài)和非晶態(tài)時,五片不同厚度的InSb薄膜的熱阻,并由此計算出其熱導(dǎo)率:晶態(tài)InSb薄膜的熱導(dǎo)率為0.55±0.055 W/m K;非晶態(tài)的InSb薄膜的熱導(dǎo)率為0.37±0.037W/m K;最后,進行了非晶態(tài)InSb薄膜熱導(dǎo)率的控溫實驗,非晶態(tài)的InSb薄膜在溫度450K以下時熱導(dǎo)率為0.37±0.037 W/mK,當溫度在450K以上時,由于薄膜從非晶態(tài)轉(zhuǎn)化為晶態(tài),其熱導(dǎo)率經(jīng)歷了一個突然的升高過程,說明在控溫過程中樣品發(fā)生了晶化。對控溫前后樣品分別進行XRD分析可以進一步證明控溫過程中樣品發(fā)生了晶化。無論是晶態(tài)還是非晶態(tài)的薄膜樣品,熱導(dǎo)率與薄膜厚度都沒有明顯的依賴關(guān)系。在非晶狀態(tài)下,InSb的熱導(dǎo)率主要由聲子導(dǎo)熱提供,電子熱導(dǎo)率幾乎沒有貢獻;而在晶態(tài)下,電子熱導(dǎo)率和聲子熱導(dǎo)率均對總體熱導(dǎo)率有一定的貢獻。并且電子熱導(dǎo)率與聲子熱導(dǎo)率與溫度呈相反的依賴關(guān)系。本文的研究結(jié)果可以為InSb薄膜的實際應(yīng)用提供有益的參考。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB34

【參考文獻】

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本文編號：2661996