微納米薄膜熱傳導(dǎo)性能的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、設(shè)計(jì)、制造MEMS器件（如微機(jī)械傳感器、微執(zhí)行器等）時(shí)，由于微米和納米級(jí)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(guò)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(diǎn)研究摻雜金屬Ag納米顆粒的SiO2薄膜的傳熱特性，測(cè)試在不同溫度、不同摻雜濃度下導(dǎo)熱系數(shù)的變化，希望通過(guò)測(cè)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(duì)薄

2、膜導(dǎo)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(guò)渡層成為重要的研究對(duì)象。本文第一部分介紹了MEMS的發(fā)展和微、納米薄膜熱傳導(dǎo)性能的研究現(xiàn)狀，并對(duì)微、納米薄膜的制備方法和導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量技術(shù)進(jìn)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(cè)試方法原理；第三部分采用3ω實(shí)驗(yàn)方法在300K～360K溫度范圍內(nèi)測(cè)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(dǎo)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?jǐn)?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(cè)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(dǎo)熱系數(shù)隨著溫度的升高而增大，這種趨勢(shì)與集成電路中使用的SiO2薄膜是一致的，但前者的導(dǎo)熱系數(shù)要高于后者，并且其導(dǎo)熱系數(shù)隨著摻雜濃度的升高而增大。摻雜后導(dǎo)熱系數(shù)，特別是相對(duì)高溫時(shí)（360K），導(dǎo)熱系數(shù)要比現(xiàn)有的SiO2薄膜高了