科学研究

热物性与热物理测试技术

发布时间:2016-05-26  阅读次数:949

       微机电系统(Microelectromechanical Systems, MEMS)技术的飞速发展,使得微电子器件的特征尺寸进入到微纳米尺度,导致器件内部的功率密度持续增大。过多的芯片热量成为微电子器件失效的一个主要原因,散热成为影响微电子器件性能的一个关键因素。微纳米尺度下的传热,对于设计和制作微电子器件至关重要。然而,尺度效应、表面/界面效应及量子效应的存在,使得微尺度传热与宏观尺度下的传热存在明显不同。

       经过十多年的研究积累,本课题组已经能够采用多种理论计算和实验测试方法,对微纳尺度下的传热现象进行深入研究。理论计算方法包括:分子动力学模拟、蒙特卡洛模拟、晶格动力学方法、声子波包动力学模拟和非平衡态原子格林函数模拟等。已搭建的实验测试平台有:热桥法(图1)、飞秒激光瞬态热反射法(图2)、T形法(图3)、3ω法(图4)和拉曼散射法(图5)。

       结合上述理论计算和实验测试方法,可实现对一维纳米线/纳米管、二维纳米带/纳米薄膜的导热系数,以及微纳米尺度下不同材料间的界面热阻进行仿真计算和实验测量。通过对微纳米尺度下的传热规律进行系统深入研究,进而开发设计出理想的导热材料/结构和性能优异的热电转换器件。

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