3Ω-Völkleinメソッドを使用した懸濁膜（SINおよびダイヤモンド）の高感度熱伝導率測定

膜の熱特性を測定するための懸濁システムが提示されています。敏感な熱測定は、Völkleinジオメトリに組み合わされた3Ωの動的方法に基づいています。マイクロマシニングプロセスを使用して取得されたデバイスは、10 nw/k未満の感度を持つ膜の面内熱伝導率の測定を可能にします（+∕-5×10（-3）Wm（-1）k（ -1）室温）および非常に高解像度（ΔK/k = 10（-3））。膜を中心としたトランスデューサー（ヒーター/温度計）を使用して、熱流束の振動を作成し、ホイートストーンブリッジのセットアップを使用して3番目の高調波での温度振動を測定します。0.1 NWという低い電力は、室温で測定されています。この方法は、100 nmから400 nmの範囲の厚さの低応力窒化シリコンおよび多結晶ダイヤモンド膜の熱特性を測定するために適用されています。多結晶ダイヤモンド膜で測定された熱伝導率は、熱輸送に大きな粒子サイズ効果をサポートします。

A suspended system for measuring the thermal properties of membranes is presented. The sensitive thermal measurement is based on the 3ω dynamic method coupled to a Völklein geometry. The device obtained using micro-machining processes allows the measurement of the in-plane thermal conductivity of a membrane with a sensitivity of less than 10 nW/K (+∕-5 × 10(-3) Wm(-1) K(-1) at room temperature) and a very high resolution (ΔK/K = 10(-3)). A transducer (heater/thermometer) centered on the membrane is used to create an oscillation of the heat flux and to measure the temperature oscillation at the third harmonic using a Wheatstone bridge set-up. Power as low as 0.1 nW has been measured at room temperature. The method has been applied to measure thermal properties of low stress silicon nitride and polycrystalline diamond membranes with thickness ranging from 100 nm to 400 nm. The thermal conductivity measured on the polycrystalline diamond membrane support a significant grain size effect on the thermal transport.