【摘 要】
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随着科学技术的发展,微纳米尺度传热的应用领域越来越广泛。在尺寸收缩的同时,薄膜间界面密度增大,界面热导在该种器件的传热中起到主导作用。对界面热导的精确测量以及提高
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随着科学技术的发展,微纳米尺度传热的应用领域越来越广泛。在尺寸收缩的同时,薄膜间界面密度增大,界面热导在该种器件的传热中起到主导作用。对界面热导的精确测量以及提高薄膜间的界面热导对器件的热管理具有重要意义。随着飞秒激光技术的发展,时域热反射法(TDTR)成为了研究纳米结构热传导的有效方法。金属/氧化硅薄膜结构作为微电子器件中的常见结构,其较低的界面热导数值对器件散热造成困难。在构成界面材料确定的情况下,影响界面热导的因素有很多。本文主要研究粘附层对金属/氧化硅间界面热导的影响。首先采用基于TDTR方法搭建的双光束飞秒激光测量系统对含有不同粘附层(Cr和Ti)以及不同金属层(Au和A1)的金属/氧化硅样品的界面热导进行测量。测量结果显示铝/氧化硅间界面热导高于金/氧化硅间界面热导。Ti粘附层的存在能有效提高金属/氧化硅间界面热导,提升幅度约1倍,而Cr粘附层对金属/氧化硅间界面热导影响不明显。考虑到测量参数的拟合灵敏度问题,对实验参数以及样品结构进行改进。进一步研究了不同厚度Cr粘附层对金/氧化硅间界面热导的影响。结果表明Cr粘附层的存在对金氧化硅界面热导的提升有重要作用,随着Cr粘附层厚度增大,金/二氧化硅界面热导数值有微弱的增大趋势,基本不变。粘附层的存在使金与二氧化硅之间的结合由物理粘附转化为化学粘附,增大界面之间的结合力,从而起到增大界面热导的作用。本文利用纳米划痕实验法比较了金/氧化硅间的界面结合力,其结果与界面热导数值具有相同的趋势。
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