AI2O3-ZnO雙層薄膜熱導(dǎo)率的實(shí)驗(yàn)及數(shù)值模擬研究.pdf

1、特征尺寸為微納米量級(jí)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(dǎo)體材料,在光學(xué)和微電子領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值,然而對(duì)Al2O3／ZnO雙層薄膜的熱特性還缺乏足夠的認(rèn)識(shí),因此,本文采用實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬方法對(duì)Al2O3／ZnO雙層薄膜的熱導(dǎo)率進(jìn)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(shù)在室溫下測(cè)試Al2O3／ZnO雙層薄膜的熱導(dǎo)率。結(jié)果表明:當(dāng)薄膜厚度從300nm增大到800nm時(shí),Al2O3／ZnO雙層薄膜的熱導(dǎo)率逐漸增大,而熱導(dǎo)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(dǎo)率比Al2O3和ZnO單層薄膜熱導(dǎo)率的平均值小,具有明顯的界面效應(yīng)。
　　 采用平衡分子動(dòng)力學(xué)方法對(duì)Al2O3／Z

3、nO雙層薄膜的熱導(dǎo)率進(jìn)行數(shù)值模擬,研究了溫度和薄膜厚度對(duì)Al2O3／ZnO雙層薄膜熱導(dǎo)率的影響。結(jié)果表明:當(dāng)溫度從300K升高到600K時(shí),薄膜的熱導(dǎo)率逐漸減小；當(dāng)薄膜厚度從2.34nm增大到5.7nm時(shí),薄膜的熱導(dǎo)率不斷增大,并且在厚度為5.2nm附近,熱導(dǎo)率出現(xiàn)跳躍性增大。由此可知Al2O3／ZnO雙層薄膜的熱導(dǎo)率具有明顯的尺寸效應(yīng)和溫度依賴性。
　　 實(shí)驗(yàn)測(cè)試與數(shù)值模擬結(jié)果均表明:在室溫下,Al2O3／ZnO雙層薄膜的熱導(dǎo)