[发明专利]谐波法微/纳米薄膜热物性测试方法

权利要求书

1.一种谐波法微/纳米薄膜热物性测试方法，其特征在于，包括步骤如下：

步骤1：采用磁控溅射工艺在薄膜结构表面先沉积一薄层Ti或Ge金属，以增强探测器的附着强度，再在Ti或Ge金属层上沉积一层Pt或Au金属膜作为微型金属探测器的材料；

步骤2：采用光刻法在Pt或Au金属膜上制作一个包括中间段金属带的微型四焊盘探测器；

步骤3：把带有微型金属探测器的薄膜结构置于恒温真空腔中，启动温度调节系统使恒温真空腔内达到要求的温度；

步骤4：开启抽真空系统，待恒温真空腔内的真空度达到要求后关闭抽真空系统；

步骤5：将微型金属探测器的四个引线端连接谐波测量单元，给微型金属探测器通入一定幅值的正弦交流电流，测量相关频率范围内中间段金属带的基波电压实部和三次谐波电压实部的有效值；

步骤6：根据三次谐波电压实部与基波电压实部测量值计算对应的微型金属探测器温升实部值，记录并分析温升实部与对数频率的关系曲线；

步骤7：根据谐波法测试原理拟合单/多层微/纳米薄膜结构的导热系数和热扩散率参数。

2.如权利要求1所述的谐波法微/纳米薄膜热物性测试方法，其特征在于，所述步骤1中，对于单层薄膜结构，通过热氧化或化学沉积或真空溅射工艺制备在衬底上，对于多层薄膜结构，多层薄膜通过重复上述工艺制作。

3.如权利要求1所述的谐波法微/纳米薄膜热物性测试方法，其特征在于，所述步骤5中，微型金属探测器采用微弱周期正弦电流加热，测试时，调整所述微型金属探测器的基波电压，使中间两引线端间的三次谐波电压接近几十至几百μV。

4.如权利要求3所述的谐波法微/纳米薄膜热物性测试方法，其特征在于，所述微弱周期正弦电流，其幅值大小为数毫安。

5.如权利要求1所述的谐波法微/纳米薄膜热物性测试方法，其特征在于，所述步骤5中，相关频率范围对于单层薄膜/衬底结构，为几百到几万Hz，对于多层薄膜/衬底结构，为小于1KHz。

6.如权利要求1所述的谐波法微/纳米薄膜热物性测试方法，其特征在于，若微型金属探测器所用材料为金属Pt时，用于增强附着强度的金属采用Ti；为金属Au时，用于增强附着强度的金属采用Ge。

7.如权利要求1所述的谐波法微/纳米薄膜热物性测试方法，其特征在于，所述薄膜结构中各层薄膜的厚度范围，对于纳米厚薄膜为50～500nm，对于微米厚薄膜为1～10μm；微型金属探测器的厚度范围为100～300nm，宽度范围为8～100μm，总长度范围为3～10mm，中间段金属带有效长度为2～8mm；增强附着强度金属层的厚度范围为5～20nm；四个焊盘的长度或宽度范围为200～1500μm。

8.如权利要求1所述的谐波法微/纳米薄膜热物性测试方法，其特征在于，用于测量衬底表面单/多层微/纳米薄膜结构的导热系数和热扩散率参数。