一种测量单根半导体纳米线材料热导率的方法

摘要

本发明涉及一种测量单根半导体纳米线材料热导率的方法，该方法包括使被测半导体纳米线材料悬挂于刻蚀有凹槽的基片上；通过扫描电子显微镜确定出待测半导体纳米线的直径D1和悬挂于凹槽之上半导体纳米线样品悬空部分的长度L；选择激发光源，当激光聚焦在该纳米线悬空部分中心并改变激光强度时，观察到纳米线的带边荧光发射峰的峰位发生显著红移，测量纳米线荧光光谱随温度的变化关系，估算悬空纳米线部分在激光照射下的局域温度，从而得到在一定激光功率密度下纳米线的温度梯度。根据一维纳米线样品的导热方程：K＝χ(2L/πD12)(δλ/δPA)-1的计算，推导出单根纳米线的热导率。本发明利用半导体材料荧光性质推算局域温度和热导率的方法，实际运用于非接触式微纳热性能测量方面。

主权项

1.一种测量单根半导体纳米线材料热导率的方法，包括以下步骤：1).利用聚焦离子束技术，在基片表面刻蚀至少一个凹槽，所述的凹槽宽度为5-10微米，长度为100微米，深度为500-1000纳米；2).利用旋涂或微探针直接操纵的方法，将待测半导体纳米线样品悬挂在基片的凹槽之上；3).将步骤2)悬挂在基片凹槽之上待测半导体纳米线样品，移入到扫描电子显微镜腔内，通过扫描电子显微镜确定出待测半导体纳米线的直径D₁和悬挂于凹槽之上半导体纳米线样品悬空部分的长度L；4).选择能够激发待测半导体纳米线样品荧光的激光作为激发源，将步骤3)的待测半导体纳米线样品放置在激光共聚焦显微镜下，调整样品位置使激光光斑聚焦在待测半导体纳米线样品悬空部分的正中间部位，在改变激光功率P的条件下，观察到半导体纳米线的荧光发射峰的峰位λ随激发光功率P增大而发生红移，然后根据待测纳米线的直径D₁、样品对激光的吸收系数α、激光聚焦光斑的直径D₂以及激光光斑的能量分布(高斯分布)，根据计算出半导体纳米线吸收能量P_A，由此，确定半导体纳米线吸收能量P_A和荧光峰位λ之间的关系常数γ；5).将经过步骤4)的待测半导体纳米线样品放置在加热台之上，选择和步骤4)中同一激光，且激光聚焦在待测纳米线的中间部位，激光的激发功率选择能够激发样品荧光的最低功率值；改变加热台温度，测量一组不同温度下待测样品的荧光光谱，观察到随着样品温度T的升高，荧光发射峰的峰位发生红移，由此导出待测样品荧光峰位随温度变化的温度系数χ；6).将步骤3)、步骤4)和步骤5)测得的纳米线直径D₁、凹槽之上待测半导体纳米线长度L、样品温度系数χ以及耗散在纳米线上的激光功率P_A和峰位λ的关系常数γ，代入到一维纳米线样品的导热方程中，由此计算出待测单根半导体纳米线的热导率K；所述的一维纳米线样品的导热方程：K＝χ(2L/πD₁²)γ^-1。