【摘要】：隨著柔性可穿戴電子設(shè)備逐漸向微型化、高度集成化的方向發(fā)展,以聚合物為基底的金屬納米薄膜柔性導(dǎo)電材料逐漸在柔性電子領(lǐng)域中得到應(yīng)用。金屬納米薄膜的導(dǎo)電性能、導(dǎo)熱性能與設(shè)備的發(fā)熱量、散熱能力密切相關(guān)。如果金屬納米薄膜的導(dǎo)電性能與導(dǎo)熱性能較差,會(huì)引起其發(fā)熱量的增加與散熱能力的衰減,將大大增加電子設(shè)備的能耗,且不利于設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。因此,金屬納米薄膜的導(dǎo)電性能與導(dǎo)熱性能逐漸成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的焦點(diǎn)。而基底材料的種類(lèi)與對(duì)基底的加熱過(guò)程會(huì)影響其表面的物理性質(zhì),從而對(duì)金屬薄膜的導(dǎo)電性能、導(dǎo)熱性能產(chǎn)生一定的影響。本文使用磁控濺射鍍膜技術(shù)在PI基底表面制備出平均厚度為6.4 nm的金薄膜,并使用瞬態(tài)電熱(TET)技術(shù)研究了基底種類(lèi)、基底的加熱時(shí)間與加熱溫度對(duì)表面金薄膜面內(nèi)方向?qū)щ娦阅�、�?dǎo)熱性能的影響。在總結(jié)實(shí)驗(yàn)規(guī)律的基礎(chǔ)上,使用MS模型定量地分析了金薄膜中的電子晶界散射對(duì)其導(dǎo)電性能、導(dǎo)熱性能的影響。主要結(jié)論如下:(1)采用瞬態(tài)電熱技術(shù)測(cè)量出PI薄膜與PI纖維表面6.4 nm金薄膜面內(nèi)方向的導(dǎo)電系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)與洛倫茲數(shù)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)金薄膜的導(dǎo)電、導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)低于其體材料,具有較強(qiáng)的微尺度效應(yīng)。與其它柔性基底作對(duì)比,發(fā)現(xiàn)PI薄膜基底表面的金薄膜具有最強(qiáng)的導(dǎo)電性能與導(dǎo)熱性能,最適合作為基底材料應(yīng)用在柔性電子的領(lǐng)域中。由于電子晶界散射的影響,PI纖維基底表面的金納米薄膜中的聲子導(dǎo)熱增強(qiáng),導(dǎo)致薄膜面內(nèi)方向的導(dǎo)電性能與導(dǎo)熱性能不再滿足傳統(tǒng)的WF定理,因此金薄膜面內(nèi)方向的洛倫茲數(shù)遠(yuǎn)大于其體材料的值。(2)當(dāng)對(duì)PI薄膜基底的加熱時(shí)間設(shè)定為1 h時(shí),隨著加熱溫度從50℃逐漸上升到200℃,金薄膜面內(nèi)方向的導(dǎo)熱系數(shù)、導(dǎo)電系數(shù)呈逐漸下降的趨勢(shì),且其數(shù)值均小于未經(jīng)加熱基底表面金薄膜的導(dǎo)電、導(dǎo)熱系數(shù)。由于此時(shí)金薄膜內(nèi)聲子導(dǎo)熱占總導(dǎo)熱的比例比較小,導(dǎo)致電子晶界散射對(duì)金薄膜面內(nèi)方向?qū)щ�、�?dǎo)熱性能的影響相似。因此,金薄膜面內(nèi)方向的洛倫茲數(shù)始終變化不大。(3)當(dāng)加熱溫度為200℃時(shí),隨著加熱時(shí)間從0 h逐漸上升到6 h,金薄膜面內(nèi)方向的導(dǎo)熱性能與導(dǎo)電性能均呈先下降、然后上升的趨勢(shì),并在加熱6 h后趨于穩(wěn)定。加熱時(shí)間在6 h之前,金薄膜導(dǎo)電系數(shù)與導(dǎo)熱系數(shù)的變化趨勢(shì)與幅度相似,導(dǎo)致其洛倫茲數(shù)始終變化不大,且與體材料值接近;但是隨著加熱時(shí)間達(dá)到6 h之后,金薄膜內(nèi)的聲子導(dǎo)熱在總導(dǎo)熱中所占的比重大大增加,使得金薄膜導(dǎo)電性能的衰減幅度大于其導(dǎo)熱性能的衰減幅度,最終導(dǎo)致金薄膜面內(nèi)方向的洛倫茲數(shù)增大,遠(yuǎn)大于其體材料值。
【學(xué)位授予單位】：青島理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TB383.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2741260