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박막의 열물성 측정 및 광학특성 연구
A Study on Thermal Conductivity Measurement and Optical Characteristics of Thin Films 원문보기

전기학회논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, v.56 no.12, 2007년, pp.2202 - 2207  

권혁록 (중앙대학 기계학과) ,  이성혁 (중앙대학 기계학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The present article investigates experimentally and theoretically thermal and optical characteristics of thin film structures through measurement of thermal conductivity of Pyrex 7740 and reflectance in silicon thin film. The $3{\omega}$ method is used to measure thermal conductivity of v...

주제어

#포논 복사 전달 방정식   #3 오메가 방법   #특성전달행렬  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 열 경계저항과 내/외부의 열전도도에 대한 이론적 해석을 수행한다. 우선 열경계저항(thermal boundary resistance: TBR)은 경계면을 통해 흐르는 열 유속에 대한 양쪽 면의 온도 차이의 비로 정의되며, 다음과 같이 나타낼 수 있다.
  • 본 연구에서는 우선 Si과 SiO2에 대한 박막 광학 특성을 633 nm의 He~Ne 레이저를 통해 측정하고 입사각 변화에 따른 반사율의 특성을 TE(transverse electric)과 TM (transverse magnetic) 파동에 대해 측정하여 박막의 광학 특성에 대한 데이터를 획득하였다.
  • 이러한 감소된 열전도율과 TBR(thermal boundary resistance)의 이론적인 연구는 볼츠만 방정식을 기초로 개발된 EPRT(equation of phonon radiative transport)를 이용하여 진행되었다[1 이. 본 연구에서는 측정된 열전도율 및 TBR을 비교하기 EPRT를 이용하여 포논의 에너지 전달과정을 해석한다. 먼저 완화시간근사 (relaxation time approximation)를 고려한 볼츠만 방정식은 다음과 같다.
  • 본 연구의 주된 목적은 박막의 열전도율 측정과 광학 특성을 분석하고 볼츠만 이론을 이용하여 박막 두께변화에 따른 열 물성 변화를 고찰하는 것이다. 우선, 본 연구는 3ω 방법을 이용하여 절연체의 열전도율을 측정하고 기존 문헌 결과와 비교 검증하였다.
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참고문헌 (12)

  1. P. Lall, M. Pecht, and E.B. Hakim, 'Characterization of Functional Relationship between Temperature and Microelectronic Reliability,' Microelectron. Rel., vol. 35, pp. 377, 1995 

  2. L.T. Yen, 'Review of Heat Transfer Technologies in Electronic Equipment,' ASME J. Electron. Pakag., vol. 117, pp. 333, 1995 

  3. K. Goodson and M. Flik, 'Review of Heat Transfer Technologies in Electronic Equipment', IEEE Trans. Comp. Hybrids, Manufact. Technol., vol. 15, pp. 715, 1992 

  4. A. Majumdar, 'Microscale Energy Transport in Solids,' edited by C-L. Tien, A. Majumdar, and F.M. Gerner, Chap. 1, Taylor & Francis, 1998 

  5. G. Chen, 'Ballistic-Diffusive Equations for Transient Heat Conduction from Nano to Macroscales,' ASME J. of Heat Transfer, Vol. 124, pp. 320, 2002 

  6. M. Born and W. Wolf, 'Principles of Optics: Electromagnetic Theory of Propagation, Interference, and Diffraction of Light,' 6th Edition, Cambridge University Press, Cambridge, UK, Chap. 1, 1980 

  7. M. Q. Brewster, 'Thermal Radiative Transfer and Properties,' John Wiley & Sons, USA, Chap. 4, 1992 

  8. H. S. Carslow and J. C. Jaeger, 'Conduction of Heat in Solids,' Oxford University Press, pp. 193, 1959 

  9. M. Born and W. Wolf, Principles of Optics: 'Electromagnetic Theory of Propagation, Interference, and Diffraction of Light', 6th Edition, Cambridge University Press, Cambridge, UK, Chap. 1, 1980 

  10. T. Zeng, G. Chen, 'Phonon Heat Conduction in Thin Films: Impacts of Thermal Boundary Resistance and Internal Heat Generation,' J. Heat Transfer, Vol. 123, 99. 340, 2001 

  11. D. Cahill, 'Thermal Conductivity Measurement from 30 to 750 K: the 3 ${\omega}$ Method,' Rev, Sci. Instrum. Vol. 61, pp. 802, 1990 

  12. D. Cahill, M. Katiyar, J. R. Abelson, 'Thermal Conductivity of a-Si:H Thin Films,' Phys, Rev. B., Vol. 50, pp. 6077, 1994 

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