金属薄膜法向热输运特性的实验研究

摘要

金属纳米薄膜作为一种典型的纳米材料,在微纳电子系统等领域有广泛的应用.由于尺度效应影响,金属纳米薄膜的热输运特性相对体材料发生显著变化.本文采用双波长皮秒激光泵浦-探测瞬态热反射法以表面泵浦-表面探测和背面泵浦-表面探测两种模式研究了厚度为138.0nm铂薄膜和75.8nm铝薄膜的热扩散率.测量结果表明,铂薄膜和铝薄膜的法向热扩散率分别为1.585×10-5m2s-1和5.098×10-5m2s-1,分别为相应体材料值的0.652和0.526,体现出显著的尺度效应.其微观物理机制是由于在多晶金属薄膜中,晶界对自由电子的散射作用缩短了电子的平均自由程,从而降低了其热扩散率.