基于3ω法的微测辐射热计像元薄膜热导率测试

热导是微测辐射热计像元的重要参数之一,其大小直接影响像元的响应高低。热导与组成像元的薄膜材料的热导率相关,薄膜的特征尺寸、温度和淀积工艺皆会影响热导率。监控工艺线上薄膜的热导率,对像元的设计具有重要意义。根据3ω谐波探测技术,搭建了薄膜热导率的测试系统,测试了厚度为20~100 nm的氮化硅(SiN x)及二氧化硅(SiO 2)薄膜的热导率,包括温度特性和尺寸特性。根据尺寸特性计算得到SiN x的本征热导率为0.747 W/(m·K),SiO 2的本征热导率为1.085 W/(m·K)。测得厚度为100 nm的钛(Ti)金属薄膜的热导率为6.708 W/(m·K)。与基于光热法的测试系统相比,基于3ω法的测试台架搭建更简单。该方法利用微机电系统(Micro-Electromechanical Systems,MEMS)制造工艺制备测试样品,是MEMS产品设计与制造中表征微纳尺度薄膜热导率的理想方案。