AI2O3-ZnO雙層薄膜熱導率的實驗及數值模擬研究.pdf

1、特征尺寸為微納米量級的薄膜是微納電子器件的重要組成部分,其熱特性在很大程度上決定了微納電子器件的性能和使用壽命,因而探求薄膜的熱特性具有重要意義。氧化鋅(ZnO)和氧化鋁(Al2O3)都是寬禁帶半導體材料,在光學和微電子領域具有廣泛的應用價值,然而對Al2O3／ZnO雙層薄膜的熱特性還缺乏足夠的認識,因此,本文采用實驗和數值模擬方法對Al2O3／ZnO雙層薄膜的熱導率進行了研究。
　　 采用射頻磁控濺射法在硅襯底上制備了厚度分別

2、為300nm、500nm和800nm的Al2O3／ZnO雙層薄膜樣品,然后利用瞬態(tài)熱反射技術在室溫下測試Al2O3／ZnO雙層薄膜的熱導率。結果表明:當薄膜厚度從300nm增大到800nm時,Al2O3／ZnO雙層薄膜的熱導率逐漸增大,而熱導率增大幅度不斷減小,表現(xiàn)出一定的尺寸依賴性；Al2O3／ZnO雙層薄膜的熱導率比Al2O3和ZnO單層薄膜熱導率的平均值小,具有明顯的界面效應。
　　 采用平衡分子動力學方法對Al2O3／Z

3、nO雙層薄膜的熱導率進行數值模擬,研究了溫度和薄膜厚度對Al2O3／ZnO雙層薄膜熱導率的影響。結果表明:當溫度從300K升高到600K時,薄膜的熱導率逐漸減小；當薄膜厚度從2.34nm增大到5.7nm時,薄膜的熱導率不斷增大,并且在厚度為5.2nm附近,熱導率出現(xiàn)跳躍性增大。由此可知Al2O3／ZnO雙層薄膜的熱導率具有明顯的尺寸效應和溫度依賴性。
　　 實驗測試與數值模擬結果均表明:在室溫下,Al2O3／ZnO雙層薄膜的熱導