TiO2-ZnO薄膜界面熱導率的分子動力學模擬及實驗研究.pdf

1、界面是微電子器件中普遍存在的結構,由于微結構、邊界效應及界面效應等,具有界面結構的薄膜熱導率與單層薄膜有很大的不同。為了設計出可靠性更高的電子器件,開展薄膜界面熱導率的研究是必要的。然而,現(xiàn)有的熱導率測試儀還只能測量微米級的材料。因此,薄膜熱導率測試技術和數(shù)值模擬技術是當前傳熱研究的熱點。ZnO和TiO2作為電子器件中最常見的材料,因其具有良好的光電磁等特性而成為了當今研究的焦點,但對這兩種物質特別是兩者構筑的界面結構在納米尺度上的傳熱

2、特性和機制還缺乏足夠的認識；因此,對TiO2／ZnO薄膜界面熱特性的研究是必要的。
　　 本文采用分子動力學(MD)模擬和瞬態(tài)熱反射方法對由ZnO和TiO2納米薄膜構建界面的熱導率進行了研究,主要的研究工作如下:
　　 采用平衡分子動力學方法(EMD)研究了平衡溫度、厚度、界面以及TiO2在TiO2／ZnO薄膜系統(tǒng)中所占比例對TiO2／ZnO薄膜界面熱導率的影響；研究顯示:當溫度由300K升高到600K時,薄膜的熱導率逐

3、漸減小；當薄膜厚度由1.8nm增大到5nm時,熱導率會逐漸增大,且其熱導率要小于薄膜界面中各薄膜熱導率平均值的一半；而單位長度內界面數(shù)增加時,TiO2／ZnO薄膜界面熱導率變化不明顯；另外,薄膜界面的熱導率隨著TiO2在TiO2／ZnO薄膜系統(tǒng)中所占比例的升高而減小。結果表明TiO2／Zno薄膜界面熱導率具有明顯的尺寸效應、界面效應和溫度效應。
　　 試驗方面,利用磁控濺射的方法在Si基底上制備了厚度分別為300nm、500nm