运用频域热反射（FDTR）时刻对不同锡因素的非晶 Ge1-xSnx 薄膜进行了热导率测量。效率标明加拿大pc28开奖号码结果，跟着锡因素的增多，薄膜的热导率从 0.50 W/mK 裁汰到 0.44 W/mK，这与通过最小热导率模子蓄意得出的非晶极限相一致。
简介
半导体器件热联想的优化对进步其性能与可靠性至关遑急。这需要深切了解构成材料的热传输特点，尤其是在半导体材料愈发抽象和薄的情况下。
激光闪光分析是一种深广应用于测量块状材料热扩散率的时刻。但是，这种要津不适用于测量具有快速温度反应的薄膜材料的热性能。另一种要津 —— 频域热反射（FDTR），是一种光泵浦探针时刻，约略测量厚度在几十纳米至几微米限制内的薄膜的多样热性能。
在本应用表露中，借助 ScienceEdge 的 InFocusκ FDTR 测量了不同 Sn 因素的非晶 Ge1-xSnx 薄膜的热导率。
样品制备
通过射频共溅射在硅衬底（电阻率：1 - 20 Ωcm，厚度：404 µm）上制备了四种具有不同锡（Sn）组分的非晶 Ge1 - xSnx 薄膜。统统样品均涂覆有 62 nm 厚的Au动作换能器，而且在Au和薄膜之间添加了 5 nm 厚的Cr层以提高黏效力。四种非晶 Ge1 - xSnx 薄膜的锡组分和厚度如表 1 所示。
表 1. 四个非晶 Ge1 - xSnx 薄膜样品的锡组分和厚度。硅衬底的厚度为 404 µm。
履行
使用 ScienceEdge 的 InFocus κ FDTR（频域热反射显微镜）测量薄膜的热导率。
使用强度调制的 488nm 泵浦激光在样品名义产生周期性热流，使用 532nm 探伤激光通过热反射信号的变化监测名义温度。在将泵浦激光的调制频率从 200kHz 调动到 10MHz 时，用锁相放大器纪录反射探伤光束对入射热流的相位反应。从 200kHz 到 10MHz 得到相位滞后图需要 4 分钟，每个样品测量三次以确保类似性。
通过比较每个样品的平均相位滞后和使用以未知热导率动作拟合参数的热传输模子蓄意的相位滞自后笃定薄膜的热导率。多层样品模子和拟合的标称值如图 1 和表 2 所示。薄膜的体积热容由 Ge（1644.8kJ/m³K）和 Sn（1671.7kJ/m³K）的文件值卓著构成比蓄意得出。
图 1. 多层样品模子，其中每一层包括热导率 k、体积热容 C、热界限电导 G 和层厚度（未暴露）。 表 2. 拟合分析的标称值。
效率
如图 2 所示，四种非晶 Ge1 - xSnx 薄膜的相位数据暴清楚光显的互异，且具有致密的重现性。而后，对每个样品的三次测量的平均相位数据进行了拟合分析。
图 3（a）展示了非晶 Ge 薄膜使用 0.55 W/mK 的热导率值得到的平均相位数据（点）和最好拟合弧线（实线）。该值与最小热导率模子的推测（0.62 W/mK）*1 绝顶一致，也与 Cahill 等东说念主（0.51 W/mK）*2 和 Alvarez - Quintana 等东说念主（0.64 W/mK）*3 测量的值一致。还暴露了通过将热导率调动±10％（0.50 至 0.61 W/mK）和±20％（0.44 至 0.66 W/mK）得到的模拟弧线。与±10％限制比较，三次测量的变异性较小（图 3（b）），不笃定性约为±5％。
表 3 转头了其余样品的热导率效率，跟着锡组分的增多，热导率从 0.50 W/mK 降至 0.44 W/mK。这些值接近通过最小热导率模子蓄意的非晶极限*4 。
图 2. 从非晶 Ge1 - xSnx 薄膜的 FDTR 测量得到的相位与频率数据。对统统样品王人测量了三个不同的点。
图 3（a）. 展示了三个非晶 Ge 数据的平均相位数据（点）和最好拟合弧线（实线），以及通过将热导率（k）调动±20％（虚线）得到的解。（b）. 三次测量的相位数据的变化（点）以及通过将 k 调动±10％和±20％（虚线）得到的解。
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表
3.
测量的热导率的转头。
论断
咱们使用 ScienceEdge 的 InFocus κ FDTR 得胜测量了具有不同锡组分的非晶 Ge1 - xSnx 薄膜的热导率。本征询中展示的履行诞生和要津为测量薄膜和纳米级材料的热特点提供了一种准确可靠的要津。这杰出了 ScienceEdge 的 InFocus κ FDTR 的出色性能，以卓著在优化半导体器件热联想方面的后劲。
致谢
咱们赤心感谢名古屋大学的黑泽博士和大岩先生提供样品，并对测量和应用条记草案提供了成心的见地。
参考文件
*1: Cahill 等东说念主，《物理批驳 B》46，6131（1992）。
*2: Cahill 等东说念主，《物理批驳 B》37，8773（1988）。
*3: Alvarez - Quintana 等东说念主，《应用物理》104(7) 074903（2008）。
*4: Khatami 等东说念主，《应用物理批驳》6加拿大pc28开奖号码结果，014015（2016）。