由于微納光電器件臨界尺寸不斷減小,器件運行產(chǎn)生熱量而導(dǎo)致局部過熱的問題不可忽略,因此理解微納尺度的熱輸運機理和微納結(jié)構(gòu)的熱輸運特性對于光電器件未來發(fā)展十分重要。本論文以特定厚度的金納米薄膜為研究對象并選擇以銅納米薄膜作為參比,從介電函數(shù)、瞬態(tài)雙溫模型和瞬態(tài)熱反射三方面對發(fā)生在時間尺度為亞皮秒量級的熱輸運過程開展了理論模擬和實驗研究。金屬的介電函數(shù)隨著波長和溫度變化。在可見和近紅外光譜區(qū)結(jié)合費米拖尾和Lorentz-Drude模型,研究不同溫度下金納米薄膜介電函數(shù)的實部和虛部隨著波長的變化關(guān)系。使用雙溫模型模擬超快脈沖與金膜相互作用的過程,得到電子和聲子溫度隨著延遲時間的變化關(guān)系。由于光泵浦前期聲子溫度較低,瞬態(tài)反射率和折射率的變化都是由于電子溫度變化引起的,進而可以得到瞬態(tài)反射率變化和溫度之間的關(guān)系。使用雙波長瞬態(tài)反射技術(shù)研究金和銅納米薄膜的熱輸運過程,主要研究了金納米薄膜非平衡載能粒子的弛豫過程。使用加法器可以實現(xiàn)瞬態(tài)透射和反射信號的加和。半透明金屬納米薄膜討論其與超快激光脈沖相互作用時,需要同時考慮透射和反射部分。研究發(fā)現(xiàn)薄膜的瞬態(tài)反射率和透過率會隨著傳熱過程對應(yīng)發(fā)生變化,指出瞬態(tài)... 

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 薄膜材料熱物性
        1.1.1 金屬薄膜材料熱物性研究現(xiàn)狀
        1.1.2 金屬薄膜材料熱物性國內(nèi)外研究進展
        1.1.3 微納光電器件中薄膜材料的應(yīng)用
    1.2 薄膜材料熱輸運的理論和實驗研究進展
        1.2.1 傳熱理論的研究發(fā)展
        1.2.2 介電函數(shù)理論研究進展
        1.2.3 介電函數(shù)實驗研究概述
        1.2.4 瞬態(tài)反射實驗研究進展
    1.3 論文研究目的和主要內(nèi)容
        1.3.1 論文的研究目的
        1.3.2 論文的主要內(nèi)容
第2章 金納米薄膜制備與表征
    2.1 金納米薄膜的制備
    2.2 金納米薄膜的表面形貌與厚度表征
    2.3 金納米薄膜光學(xué)特性
        2.3.1 金納米薄膜介電函數(shù)
        2.3.2 金納米薄膜吸收光譜
    2.4 銅納米薄膜制備與表征
    2.5 本章小結(jié)
第3章 瞬態(tài)熱反射理論分析
    3.1 介電函數(shù)模型
        3.1.1 Kramers-Kronig色散關(guān)系
        3.1.2 自由電子模型
        3.1.3 Lorentz-Drude模型
        3.1.4 金膜介電函數(shù)擬合結(jié)果
    3.2 經(jīng)典熱輸運模型
        3.2.1 熱導(dǎo)率
        3.2.2 一維傅立葉方程
    3.3 非平衡熱輸運過程
        3.3.1 雙溫模型
        3.3.2 界面熱阻影響
    3.4 介電函數(shù)對瞬態(tài)反射率影響
    3.5 本章小結(jié)
第4章 基于瞬態(tài)熱反射的熱輸運過程
    4.1 雙波長瞬態(tài)熱反射系統(tǒng)
        4.1.1 雙波長瞬態(tài)熱反射裝置
        4.1.2 頻率變化實現(xiàn)調(diào)制與放大
        4.1.3 基于雙溫模型的瞬態(tài)反射信號分析
        4.1.4 基于Crude模型的瞬態(tài)反射信號分析
    4.2 超連續(xù)白光瞬態(tài)反射系統(tǒng)
        4.2.1 超連續(xù)白光瞬態(tài)反射裝置
        4.2.2 超連續(xù)白光色散校正
        4.2.3 不同泵浦能量激發(fā)下的瞬態(tài)反射信號
        4.2.4 不同泵浦能量激發(fā)下的瞬態(tài)光譜
        4.2.5 不同泵浦能量下的衰減動力學(xué)信號分析
    4.3 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
致謝
攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文
攻讀學(xué)位期間大賽獲獎



本文編號：3679440