薄膜熱導(dǎo)率的測試與分子動(dòng)力學(xué)模擬研究.pdf

1、本文在系統(tǒng)研究現(xiàn)有測試方法的基礎(chǔ)上組建了一套瞬態(tài)熱反射測試系統(tǒng)。首先采用該系統(tǒng)測試了熱氧化二氧化硅薄膜，得到熱導(dǎo)率為1.42W/m.K，與文獻(xiàn)相吻合，驗(yàn)證了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。測試的采用濺射和LPCVD方法制備的二氧化硅，熱導(dǎo)率較熱氧化二氧化硅小，可見不同制備方法形成了不同微結(jié)構(gòu)的薄膜導(dǎo)致了熱導(dǎo)率的不同。測試了采用溶膠凝膠法制備的、厚度為80-276nm的氧化鋅薄膜的熱導(dǎo)率。結(jié)果表明熱導(dǎo)率隨薄膜厚度的減小而減小。通過分析發(fā)現(xiàn)，晶粒邊界散射和雜

2、質(zhì)缺陷等對熱導(dǎo)率的減小都有貢獻(xiàn)，在所測試的厚度下，其中雜質(zhì)和缺陷起主要作用。 文章在目前實(shí)驗(yàn)沒法測試的厚度范圍內(nèi)，采用分子動(dòng)力學(xué)方法研究了晶體和非晶體薄膜的熱導(dǎo)率。首先以氬晶體為模型同時(shí)采用了動(dòng)量守恒與不守恒的方法，對比結(jié)果表明，不同算法計(jì)算得到的熱導(dǎo)率是一致的。計(jì)算了厚度為2-9nm的二氧化硅和氧化鋅薄膜的熱導(dǎo)率，計(jì)算得到的熱導(dǎo)率隨薄膜厚度的減小而變小，體現(xiàn)了明顯的尺度效應(yīng)。計(jì)算了各個(gè)厚度二氧化硅和氧化鋅薄膜在不同溫度下的熱導(dǎo)