《泵浦-探測(cè)瞬態(tài)熱反射檢測(cè)方法》征求意見稿

1-泵浦-探測(cè)瞬態(tài)熱反射檢測(cè)方法本文件適用于電子類相關(guān)納微米尺度薄膜和塊體材料熱導(dǎo)率和界面熱下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少JB/T6898-2015低溫液體貯運(yùn)設(shè)備GB30863-2014個(gè)體防護(hù)GB/T36969-2018納米技術(shù)原子力顯微術(shù)測(cè)定納米薄GB/T31563-2015金屬覆蓋層厚GB/T36053-2018X射線反射法測(cè)量薄膜的厚度、密度和界面密度儀GB/T20307-2006納米級(jí)長(zhǎng)度的掃描電脈沖激光的半峰全寬，激光脈沖上升和下降到它的52單個(gè)脈沖激光照射樣品表面時(shí)單位面積內(nèi)的激光QAA——樣品表面激光光束面積，單位為每平方厘米(cm2)。pa=Q?f測(cè)試系統(tǒng)所處實(shí)驗(yàn)室或密閉空間內(nèi)的溫度，單位為攝氏度(oC)。在特定頻率范圍內(nèi)的信號(hào)傳輸能力或信號(hào)處理當(dāng)瞬時(shí)加上穩(wěn)態(tài)光照時(shí),光電流對(duì)峰值而言從單位溫度梯度在單位時(shí)間內(nèi)經(jīng)單位導(dǎo)熱面所傳遞的熱量，流過該界面的單位面積熱流與界面處的溫差之比，單位為兆3.16熱反射系數(shù)(Cth)=?T=cth?TΔT——樣品表面溫度的變化量，單位為攝氏度(oC)。3熱反射線性關(guān)系指的是反射信號(hào)的變化率(ΔR/R)和樣品表面溫度的變化量(ΔT)之間的比例幾乎不變，即Cth為常數(shù)。這是是基于熱反射原理的相關(guān)技術(shù)用作材料熱表征的最基本假設(shè)。材料單位體積的質(zhì)量，單位為千克每立方米(kg/m在求值長(zhǎng)度內(nèi)相對(duì)于中間線來說，表面輪廓高度偏差Z(x4.1試驗(yàn)人員試驗(yàn)人員應(yīng)掌握激光的使用方法并且經(jīng)過培訓(xùn)上崗，滿足標(biāo)準(zhǔn)GB/T求。試驗(yàn)人員應(yīng)掌握液氮的使用，符合JB/T6898-2015標(biāo)準(zhǔn)要4.2環(huán)境要求a)溫度：10℃~30℃;b)相對(duì)濕度：20%～70%；熱反射原理：材料表面溫度變化導(dǎo)致復(fù)折射率的變化，最終導(dǎo)致材料料表面反射率變化(?R/R)和表面溫度變化(?T)成比例，比例系數(shù)稱為熱反射系數(shù)(Cth)：=()?T=cth?T(1)過非線性擬合算法對(duì)探測(cè)的溫度變化信號(hào)進(jìn)行擬裝置中的分光鏡、擴(kuò)束鏡、濾光片、物鏡、透鏡、反射鏡等部件的類型、性能和指4其功率還可以通過分光鏡或?yàn)V光片可進(jìn)行調(diào)節(jié)。擴(kuò)束鏡放大倍率范圍應(yīng)為2X-3波長(zhǎng)選擇800nm左右。選取原則是，在波長(zhǎng)下具有較大探測(cè)光束首先需保證其經(jīng)物鏡聚焦到樣本表面后的光束直徑應(yīng)小于泵浦光束此刻照射5準(zhǔn)溫度下的熱物性測(cè)試。其溫度控制精度優(yōu)于±0.1℃;溫度控制波動(dòng)應(yīng)優(yōu)于0.1oC，以保證測(cè)試穩(wěn)定性。該組件控制的溫度范圍以及倉(cāng)內(nèi)氣氛需保證待測(cè)金屬不發(fā)應(yīng)度>0.4A/W，利用高阻抗負(fù)載的跨阻放大器的增益應(yīng)≥10kV/A。信號(hào)接收數(shù)據(jù)處理組件主要包括電腦以及相關(guān)數(shù)據(jù)處理軟件響，需要對(duì)材料樣品的多層結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理分析。這里以三種不同的情形為例：1.快體材料2：金屬層、金屬-薄膜界面、薄膜層、薄膜-襯底界面和襯底層；整體界面熱導(dǎo)(阻)，因?yàn)椴牧系谋葻岷兔芏仍谳^薄的厚度下不會(huì)影響擬合曲線。如6底，數(shù)據(jù)分析后得到界面熱導(dǎo)金屬-薄膜2瞬態(tài)熱反射測(cè)試是一個(gè)光生熱、熱再在多層材料中進(jìn)行三維傳71=σexp(st)dsexp(?幼2)?exps(s?2tm)0ε1(0,0,t)，即脈沖激光加熱的中心位置材料表面的溫升。對(duì)ε1(T(t)=J0(βr)：第一類貝塞爾函數(shù)：材料堆疊的熱阻抗，可表示為：Zi==ZnZn+ndn)dn擬合采用最小二乘法(全局優(yōu)化算法GlobalOptimization、列Levenberg-Marquardt、信賴一化溫度變化曲線的數(shù)據(jù)T1(ti)和歸一化溫度變化曲線的理論公式T(tE，使其最小可將k算出。8E=[T1(ti)?T(ti,k)]2k：熱導(dǎo)率（W/mK）T(ti,ki)：歸一化溫度變化理論曲E：歸一化溫度變化曲線的測(cè)定數(shù)據(jù)和理論公式的殘差的二乘和所有激光參數(shù)均為已知參數(shù)，具體獲取方式其他層材料熱導(dǎo)率(ki-r,ki-z)和界面熱導(dǎo)(TBCi-i+1)為未知量已知的材料物性參數(shù)具體獲取方式W/m*KW/m*K密度ρkg/m3nm3651-2008/法GB/T19466.4-9W/m*KW/m*K密度ρkg/m3nm3651-2008/法GB/T19466.4-注：附錄B給了一些半導(dǎo)體材料的常溫下的比熱容和conductivityofpurealuminumandaluminumalloysuptoandabovethemeltingtemperature,”此，可以根據(jù)擬合參數(shù)分布的2σ確定擬合測(cè)試樣品的形狀無明確要求，以規(guī)則形狀最好。測(cè)試樣品的尺寸需大于測(cè)試所且致密，通常采用高真空度(＜5×104Pa)下的物理沉積方法，如熱蒸發(fā)、電子束蒸發(fā)和磁控面)，將探測(cè)反射光信號(hào)歸一化后比較，在一定功率下測(cè)得歸一化曲線相同即說明測(cè)試的曲psignal=Max(V(t)?V0)/V0化曲線最長(zhǎng)的時(shí)間范圍是到泵浦加熱用的脈沖光的脈沖間隔為止，一般情況下記錄1?100μs。列出測(cè)試樣品的結(jié)構(gòu)圖及每層樣品厚度、密泵浦激光、該測(cè)試所用到的探測(cè)激光以及所有激光的參數(shù)和對(duì)應(yīng)的光束直徑大包括與此測(cè)試報(bào)告規(guī)格規(guī)定不一致的事項(xiàng)，測(cè)試人和委托測(cè)試人之間已經(jīng)協(xié)定了4paE=4pa2下表為對(duì)于泵浦光照射在金或鋁薄膜樣品表面上的平均功率137表