萝莉 视频 频域热反射(FDTR)先容

什么是频域热反射（FDTR）萝莉 视频

时域热反射（TDTR）是表征体材料和薄膜热特质的灵验器具。但是，机械挪动台的弱势可能会引入测量波折，况兼超快脉冲激光价钱立志。

频域热反射（FDTR）是 TDTR 的一种变体，其中通过改换泵浦光束的调制频率而不是泵浦光束和探伤光束之间的蔓延时刻来测量热反射信号。FDTR 用于表征体材料和薄膜的各式热特质，无需挪动台和超快脉冲激光，从而摒除了 TDTR 的瑕玷。

在 TDTR 和 FDTR 中，测量信号对热特质的聪惠度齐受调制频率的影响。关于高精度的 TDTR 测量，必须字据分析场所相宜选拔调制频率，这关于 FDTR 来说不是问题。

FDTR测量抽象

FDTR 有两种可能的本质熏陶：脉冲激光系统和不绝波（CW）激光系统。

脉冲激光 FDTR 险些使用与 TDTR 疏导的熏陶；因此，FDTR 和 TDTR 齐不错进行。泵浦光束的频率在 0.1 - 20 MHz 限制内调制，而机械挪动台的位置固定在某个蔓延时刻，幸免了 TDTR 中挪动台畅通所触及的整个伪影。

在 CW 激光 FDTR 中，使用两个 CW 激光器行为泵浦光束和探伤光束。泵浦光束的频率由 EOM 调制，并在样品名义产生热流。探伤光束由与泵浦光束疏导的物镜聚焦以检测热反射信号。由于无需使用超快脉冲激光，CW FDTR 不错以低本钱设置。

TDTR 和 FDTR 之间热特质的评估经过疏导。

表面上，与脉冲 TDTR/FDTR 比较，CW FDTR 的泵浦光束不错在无尽频率下调制。但是，在骨子中，由于信号强度的裁减和高频处存在噪声，调制频率截至在

宽带频域热反射（BB-FDTR）已被终了，以摒除此频率截至，并使用外差检测将其扩张到 200 MHz。

FDTR的优点

● 除了体样品外，厚度从几十纳米到几微米的薄膜也不错测量。

● 通过愚弄不同的激光光斑尺寸和调制频率，不错评估各式热特质，淫乱电影举例垂直平面热导率 Kz、平面内热导率 Kr、界面热导 G 和热容量 C 等。

● 非战斗式测量可在旧例环境要求下或通过真空室的窗口进行。

● 与 TDTR 比较，FDTR 幸免了长机械时刻蔓延的复杂性。此外，不需要立志的脉冲激光。

● 频率选拔与诸多未知身分密切干系，因此在时域热反射（TDTR）测量之前很难进行。在频域热反射（FDTR）测量中，不错幸免频率选拔这一步调。

宽带频域热反射（BB-FDTR）先容

什么是宽带频域热反射（BB-FDTR）

在 TDTR/FDTR 中，泵浦光束的调制频率是一个紧迫参数，它会影响对各式热特质的聪惠度以及热穿透深度。为了征询纳米级材料中热导率的尺寸效应，需要对加热频率进行脱期制调制，以改换热穿透深度，并测量在平均解放程（MFP）的宽漫衍上的热导率积蓄函数 kaccum。

宽带频域热反射（BB-FDTR）是 FDTR 的一种变体，通过外差检测将调制频率扩张到 200 MHz，这比典型 FDTR 的截至高 10 倍。[1]

BB-FDTR 用于表征体材料和薄膜的各式热特质，如 TDTR/FDTR，况兼由于其更高的调制频率，更妥贴征询准弹谈热传输，这在纳米级工程中越来越紧迫——非常是在热电应用中。

BB-FDTR测量抽象[1]

BB-FDTR 的本质安装与具有两种不同波长不绝波（CW）激光器的 FDTR 险些疏导。泵浦不绝波激光器通过 EOM1 在频率 f1 处进行强度调制，并通过物镜聚焦在样品上。探伤不绝波激光器通过兼并物镜聚焦在样品上，以检测频率为 f1 的热反射调制信号。

图 1. BB-FDTR 时候的旨趣图。

EOM2 在反射的探伤光束中以频率 f2 引起特地的强度调制，字据以下三角公式使反射的泵浦光束和探伤光束进行外差，从而在 f1 - f2 和 f1 + f2 处产生频率调制重量：

反射的泵浦光束和高频重量 f1 + f2 分歧使用带通滤波器（BPF）和低通滤波器（LPF）进行滤波。使用锁相放大器检测 f1 - f2 处探伤信号的幅度 R 和相位 φ。

特地的调制频率 f2 被笃定为使得 f1 - f2 保合手在小于 100 kHz 的恒定值，该值被选拔接近锁相放大器频率限制的上限，从而废除高次谐波重量。在这种要求下，由较高加热频率引起的热反射信号不错在低得多的频率下被检测到，且噪声最小。

通过BB-FDTR征询纳米级热传输中的尺寸效应

改换泵浦光束的调制频率会导致热穿透深度 dp 的变化：

其中α暗意样品的热扩散率，fmod

和ωmod

分歧暗意泵浦光束的频率和角频率。

当 dp 与声子平均解放程（MFP）非常时，准弹谈热传输效应变得分解，况兼 MFP 长于 dp 的声子对 BB-FDTR（TDTR/FDTR）测量的表不雅热导率莫得孝顺。[2] 在这种情况下，BB-FDTR 可用于测量热导率积蓄函数 kaccum，它描写了 MFP 短于 dp 的声子对体热导率的积蓄孝顺。[3] 通过在脱期制内改换调制频率，BB-FDTR 可用于测量声子 MFP 谱，该谱评释了纳米器件中热导率的尺寸效应并发达了纳米级热传输。

图 2. （a）分歧在泵浦光束的低和高调制频率下扩散和准弹谈传输的图示。（b）声子 MFP 谱的典型图像，其露出了归一化的 kaccum 行为声子 MFP 的函数。

BB-FDTR的优点

● 除了体样品外，厚度从几十纳米到几微米的薄膜也不错测量。

● 通过愚弄不同的激光光斑尺寸和调制频率，不错评估各式热特质，举例垂直平面热导率 Kz、平面内热导率 Kr、界面热导 G 和热容量 C。

● 非战斗式测量可在旧例环境要求下或通过真空室的窗口进行。

● 与 TDTR 比较，BB-FDTR（连同 FDTR）幸免了长机械时刻蔓延的复杂性。此外，不需要立志的脉冲激光。

● 在 BB-FDTR（和 FDTR）测量中，不错幸免在 TDTR 测量之前与未知量密切干系且因此难以进行的频率选拔。

● 与 FDTR 比较，在更宽的平均解放程（MFP）限制内不错测量热导率积蓄函数 kaccum。

参考文件

[1] K. T. Regner、S. Majumdar 和 J. A. Malen，

“用于测量热导率积蓄函数的宽带频域热反射仪器”

《科学仪器褒贬》84(6)，064901（2013）。

[2] Y. K. Koh 和 D. G. Cahill，

“半导体合金热导率的频率依赖性”

《物理褒贬 B》76(7)，075207（2007）。

[3] C. Dames、G. Chen，

“纳米结构热电材料的热导率”

《热电手册：从宏不雅到纳米》第 42 章，CRC 出书社萝莉 视频，D. Rowe 裁剪，（2005）。