基于拉曼散射的微纳米线热输运特性的非接触式测量方法及其应用

作     者：刘浩 

作者单位：南京理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘锦辉

授予年度：2019年

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070302[理学-分析化学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 0702[理学-物理学] 

主      题：微纳尺度 硅纳米线 热物性 拉曼散射 非接触式测量 

摘      要：微纳米线以其优异的性能被广泛应用于微电子器件、能源转换、航空航天等领域,深入研究微纳米线的热学性质变得越发重要。本文以微纳米线作为主要研究对象,针对纳米线材料的制备和热物性测量方法的开发进行了深入的研究。首先,采用金属辅助化学刻蚀法制备硅纳米线,通过控制反应离子刻蚀时间和化学腐蚀时间,制得粗细均匀,尺寸可控,品质良好的硅纳米线。利用探针平台系统成功实现纳米线材料的转移。其次,通过改进的闪光拉曼法建立了差分闪光拉曼方法,该方法可以在未知激光吸收系数的情况下直接测量微纳米线的热扩散率。通过测量长为3.30 mm的单根白金线,验证了方法的准确性。进一步利用差分闪光拉曼法测量了长为27.6μm的单根硅纳米线,实验结果表明硅纳米线的热扩散率显著低于体材料值,并且随温度的升高而减小。最后,针对不适用于拉曼法直接测量的微纳米线材料,开发了T形拉曼法,通过比较搭接待测线前后激光加热温升的变化,得到待测线的热阻和热导率。以白金线为传感器,测量了长为2.33 mm的单根白金线的热导率,验证了方法的准确性。利用该方法测量了长为3.87 mm的单根石墨化碳纤维,结果表明随温度的升高,热导率先增加后减小。