微納米薄膜熱傳導性能的實驗研究.pdf

1、設(shè)計、制造MEMS器件（如微機械傳感器、微執(zhí)行器等）時，由于微米和納米級薄膜具有與體態(tài)材料相比較為特殊的物理特性，從而成為重要的功能材料。尤其在熱電性能方面，聲子在薄膜傳熱過程中表現(xiàn)了量子效應(yīng)與邊界效應(yīng)。目前，多層超晶格薄膜與摻雜納米顆粒的單層薄膜研究較為廣泛。本文重點研究摻雜金屬Ag納米顆粒的SiO2薄膜的傳熱特性，測試在不同溫度、不同摻雜濃度下導熱系數(shù)的變化，希望通過測試結(jié)果為改善熱電器件的工作效率與可靠性提供幫助。 在對薄

2、膜導熱性能的研究中，SiO2薄膜作為微電子器件的絕緣層和鈍化層間的過渡層成為重要的研究對象。本文第一部分介紹了MEMS的發(fā)展和微、納米薄膜熱傳導性能的研究現(xiàn)狀，并對微、納米薄膜的制備方法和導熱系數(shù)的測量技術(shù)進行了歸納總結(jié)；第二部分介紹了聲子在納米薄膜中的傳輸理論與測試方法原理；第三部分采用3ω實驗方法在300K～360K溫度范圍內(nèi)測試了摻雜不同濃度的金屬Ag納米顆粒的Ag/SiO2納米薄膜的導熱系數(shù)。Ag/SiO2納米薄膜采用多靶磁控濺

3、射技術(shù)制備，其中分散顆粒的體積分數(shù)分別為2．0％、2．5％、3．3％和5％，平均直徑為10nm～30nm，膜厚約為500nm。測試結(jié)果表明，摻雜了金屬Ag納米顆粒的SiO2納米薄膜，在300K～360K溫度范圍內(nèi)其導熱系數(shù)隨著溫度的升高而增大，這種趨勢與集成電路中使用的SiO2薄膜是一致的，但前者的導熱系數(shù)要高于后者，并且其導熱系數(shù)隨著摻雜濃度的升高而增大。摻雜后導熱系數(shù)，特別是相對高溫時（360K），導熱系數(shù)要比現(xiàn)有的SiO2薄膜高了