谐波法微/纳米薄膜热物性测试方法

摘要

本发明公开了一种谐波法微/纳米薄膜热物性测试方法，该方法利用直接沉积在待测薄膜/衬底试样结构上的微型金属探测器探测薄膜结构各层热物性参数。测试时，薄膜/衬底试样结构平行放置于恒温真空腔的内腔底；温度调节系统的热电偶一端插于内腔中，另一端电连接温度控制器，TEC加热/冷却器紧贴内腔置于保温层中，并由温度控制器控制启动和停止；抽真空系统外接内腔；谐波测量单元与微型金属探测器电连接，用谐波法测量相关频率范围内微型金属探测器中间段金属带两端的基波电压实部及三次谐波电压实部，根据谐波法测试原理拟合衬底表面单/多层微/纳米薄膜结构的导热系数和热扩散率参数。

主权项

一种谐波法微/纳米薄膜热物性测试方法，其特征在于，包括步骤如下：步骤1：采用磁控溅射工艺在薄膜结构表面先沉积一薄层Ti或Ge金属，以增强探测器的附着强度，再在Ti或Ge金属层上沉积一层Pt或Au金属膜作为微型金属探测器的材料；步骤2：采用光刻法在Pt或Au金属膜上制作一个包括中间段金属带的微型四焊盘探测器；步骤3：把带有微型金属探测器的薄膜结构置于恒温真空腔中，启动温度调节系统使恒温真空腔内达到要求的温度；步骤4：开启抽真空系统，待恒温真空腔内的真空度达到要求后关闭抽真空系统；步骤5：将微型金属探测器的四个引线端连接谐波测量单元，给微型金属探测器通入一定幅值的正弦交流电流，测量相关频率范围内中间段金属带的基波电压实部和三次谐波电压实部的有效值；步骤6：根据三次谐波电压实部与基波电压实部测量值计算对应的微型金属探测器温升实部值，记录并分析温升实部与对数频率的关系曲线；步骤7：根据谐波法测试原理拟合单/多层微/纳米薄膜结构的导热系数和热扩散率参数。