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飞秒激光抽运探测热反射法对金属纳米薄膜超快非平衡传热的研究

朱丽丹 孙方远 祝捷 唐大伟

飞秒激光抽运探测热反射法对金属纳米薄膜超快非平衡传热的研究

朱丽丹, 孙方远, 祝捷, 唐大伟
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  • 随着微电子器件尺寸的减小、 工作频率的提高, 金属薄膜中电子与声子将处于非平衡状态, 这将导致微电子器件的热阻增大. 为准确地对这些微电子器件进行热管理, 电子-声子耦合系数的测量变得越来越重要. 本文采用飞秒激光抽运-探测热 反射法研究了不同厚度的金属纳米薄膜的非平衡传热过程. 通过抛物两步模型对实验数据进行拟合, 在拟合过程中引入电子温度与声子温度对反射率影响的比例关系, 从而优化了拟合结果. 通过对不同厚度的Ni膜与Al膜的电子-声子耦合系数的研究, 表明金属薄膜中的电子-声子耦合系数并不随薄膜厚度的改变发生变化. 实验结果还验证了探测光的反射率同时受到电子温度和声子温度的影响, 并通过数据分析量化了电子温度和声子温度对反射率的影响系数.
    • 基金项目: 国家重大科学研究计划项目(批准号: 2012CB933200)和国家自然科学基金(批准号: 50876103) 资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-10-27
  • 修回日期:  2011-12-06
  • 刊出日期:  2012-07-05

飞秒激光抽运探测热反射法对金属纳米薄膜超快非平衡传热的研究

  • 1. 中国科学院工程热物理研究所, 北京 100190;
  • 2. 中国科学院研究生院, 北京 100039
    基金项目: 

    国家重大科学研究计划项目(批准号: 2012CB933200)和国家自然科学基金(批准号: 50876103) 资助的课题.

摘要: 随着微电子器件尺寸的减小、 工作频率的提高, 金属薄膜中电子与声子将处于非平衡状态, 这将导致微电子器件的热阻增大. 为准确地对这些微电子器件进行热管理, 电子-声子耦合系数的测量变得越来越重要. 本文采用飞秒激光抽运-探测热 反射法研究了不同厚度的金属纳米薄膜的非平衡传热过程. 通过抛物两步模型对实验数据进行拟合, 在拟合过程中引入电子温度与声子温度对反射率影响的比例关系, 从而优化了拟合结果. 通过对不同厚度的Ni膜与Al膜的电子-声子耦合系数的研究, 表明金属薄膜中的电子-声子耦合系数并不随薄膜厚度的改变发生变化. 实验结果还验证了探测光的反射率同时受到电子温度和声子温度的影响, 并通过数据分析量化了电子温度和声子温度对反射率的影响系数.

English Abstract

参考文献 (55)

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