研究与评论:材料科学杂雷竞技苹果下载志
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ISSN: 2321 - 6212
Ktifa年代*，埃扎维亚·H
光电实验室，研究与技术中心能源， Borj-Cedria科学技术，突尼斯
收到日期:25/02/2016;接受日期:31/03/2016;发表日期:07/04/2016
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本文研究了利用光热偏转技术(PTD)在多孔铝上等离子体增强化学气相沉积(PECVD)硅薄膜的热性能。本工作的目的是研究阳极氧化电流(200 ~ 400 mV)对热性能的影响导电率的样本。我们提出了一个计算模型来确定导热系数k。实验曲线和理论曲线之间的一致性允许以良好的精度推断导热系数的值。结果表明，K值随阳极氧化电流的增大而减小。
多孔铝;光热偏转技术;热导率
多孔陶瓷材料用于许多工程和工业领域的几个应用，即过滤器和膜，生物材料的催化剂，细胞电极和声学散装介质。多孔阳极氧化铝薄膜是一种有趣的材料[1]的纳米技术应用，因为它的不同寻常的性质相比，块状的同类[2]．许多关于多孔铝膜沉积的著作已经发表[3.]．采用了不同的薄膜生长方法，如反应溅射[4]和低压金属有机化学气相沉积[5]．陶瓷的导热性是人们普遍关注的问题，因为它可能显著影响其他性能，如抗热震性，并可能表现出某些特征，特别是孔隙率依赖性，类似于其他性能[6]．因此，通过分析或计算机计算来预测它们的热性能是非常有趣的[7]．在这项工作中，我们证明了电化学阳极氧化法生长多孔铝层(PAL)的能力;阳极氧化过程通过在250 ~ 400 mV之间改变阳极氧化电压来完成。通过PECVD技术在PAL表面沉积了一层结晶硅树脂薄膜。我们提出了一个计算模型来确定热传导系数K使用光热偏转技术(PTD)。
采用0.25mm厚的高纯度铝箔(99.997%)作为起始料材料．清洗后的样品在66.66% H的稀硫酸溶液中阳极氧化25 min2所以4和33.33% H2O2在室温和五种不同的阳极电流(250毫安，300毫安，350毫安和400毫安)。表面采用PECVD技术沉积nc-Si薄膜[8]在50°C下，使用总压力为0.5 mTorr的硅烷和H2的气体混合物。
实验装置[9]显示于图1．PTD是一种用于材料分析的灵敏光学工具。当样品被调制和单色光束辐照时，吸收的能量通过不同的弛豫过程转化为热量。所产生的热波在材料和周围的流体中扩散4)。流体中的温度变化导致折射率梯度，导致探针激光束(He-Ne 4mw)掠过样品表面的偏转。这种偏转是由一个与锁进放大器相连的位置光敏器检测到的。得到的光热信号有振幅和相位两种成分。这种技术的原理显示在图2．测束挠度由f Ψ = L / n(dn / dt) σ给出fT，其中n为流体折射率，x0为探针光束到样品表面的距离，L为样品长度。
图1:实验设置。
图2:光热偏转原理示意图。
为热扩散系数，F为加热光束的调制频率。我们注意到挠度与样品表面的复合温度T0成正比。该温度是通过求解样品、衬底和周围流体(图3）
(1)
（2)
（3）
在求解时考虑了不同界面处的边界条件。得到的表面温度为:
(4）
给出了上述表达式中出现的所有热、光学参数。
图3:不同阳极氧化电流下样品的实验光热信号振幅与频率的平方根比值Ia:(a) Ia=200;(b) Ia = 250;(c) Ia = 300;(d) Ia=400，拟合理论曲线(线)。
为了确定多孔氧化铝的热导率随阳极氧化电流的变化规律。我们在图3 a-3d不同孔隙度下光热信号归一化幅度与平方根调制频率的实验曲线与理论曲线的一致性。这些曲线是相同的行为，但我们注意到低频和高频的斜率差异很小，最大值也有很小的偏移。通过拟合实验振幅曲线和理论振幅曲线，确定了硅在多孔氧化铝中的导热系数K。我们注意到热导率随阳极氧化电流的增大而减小。这种行为源于微孔内空气的存在。微孔的海绵状球形或柱状形态也可以减少热传递和载流子扩散过程，在表1．
| 阳极氧化电流Ia (mV) | 导热系数(w1．K1） |
|---|---|
| 200 | 11日,5 |
| 250 | 15日3 |
| 300 | 18日,1 |
| 400 | 22日2 |
表1:不同阳极氧化电流下多孔氧化铝表面硅薄膜的热导率
我们注意到导热系数值较小(K=11.5 W. m)1．K1)为200mv的样品;这可能是由于隔热作用。我们注意到K随阳极氧化电流的增大而减小。
