Поперечна теплопровідність плівок нітриду алюмінію та тепловий опір інтерфейсів AlN/Si і AlN/Al

Е. М. Руденко, А. О. Краковний, М. В. Дякін, І. В. Короташ, Д. Ю. Полоцький, М. А. Скорик

Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна

Отримано: 09.06.2022; остаточний варіант - 11.07.2022. Завантажити: PDF

Методою 3$\omega$ досліджено ефективну поперечну теплопровідність $\lambda_{\perp}$ тонких плівок AlN. Плівки AlN товщиною 1–3 мкм синтезовано на підкладинках з монокристалічного Si або Al в гібридному геліконно-дуговому йонно-плазмовому реакторі. Одержані плівки на межі з підкладинкою мали тонкий шар невпорядкованого AlN товщиною біля 200 нм. Для плівок AlN на підкладинках з монокристалічного Si одержано високе значення коефіцієнта теплопровідности $\lambda_{\perp\textrm{Si}}$ = 82,9 Вт/(м$\cdot$К). Для плівок AlN на підкладинках з Al одержано значення $\lambda_{\perp\textrm{Al}}$ = 45,8 Вт/(м$\cdot$К), що є найвищим серед відомих для металічних підкладинок з Al. Проведена оцінка теплового опору $R_{\textrm{q}}$ межі між плівками AlN і підкладинками Si або Al. Для інтерфейсу AlN/Si одержано значення $R_{\textrm{q intSi}}$ = 2,3$\cdot10^{-8}$ (м$^{2}\cdot$К)/Вт, а для інтерфейсу AlN/Al — $R_{\textrm{q intAl}}$ = 4,3$\cdot10^{-8}$ (м$^{2}\cdot$К)/Вт.

Ключові слова: теплопровідність, метода 3$\omega$, нітрид алюмінію, вимірювання температури, інтерфейс, тонкі плівки.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v44/i08/0989.html

PACS: 44.10.+i, 52.50.Qt, 65.40.-b, 68.55.-a, 68.60.Dv


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. A. Jacquot, B. Lenoir, A. Dauscher, P. Verardi, F. Craciun, M. Stölzer, M. Gartner, and M. Dinescu, Appl. Surf. Sci., 186: 507 (2002). Crossref
  2. Y. Zhao, C. Zhu, S. Wang, J. Z. Tian, D. J. Yang, C. K. Chen, H. Cheng, and P. Hing, J. Appl. Phys., 96: 4563 (2004). Crossref
  3. P. K. Kuo, G. W. Auner, and Z. L. Wu, Thin Solid Films, 253: 223 (1994). Crossref
  4. T. S. Pan, Y. Zhang, J. Huang, B. Zeng, D. H. Hong, S. L. Wang, H. Z. Zeng, M. Gao, W. Huang, and Y. Lin, J. Appl. Phys., 112: 044905 (2012). Crossref
  5. S.-M. Lee and D. G. Cahill, J. Appl. Phys., 81: 2590 (1997). Crossref
  6. D. G. Cahill, K. Goodson, and A. Majumdar, J. Heat Transf., 124: 223 (2002). Crossref
  7. S. R. Choi, D. Kim, S.-H. Choa, S.-H. Lee, and J.-K. Kim, Int. J. Thermophys., 27: 896 (2006). Crossref
  8. M. Bogner, G. Benstetter, and Y. Q. Fu, Surf. Coat. Technol., 320: 91 (2017). Crossref
  9. E. M. Rudenko, I. V. Korotash, D. Yu. Polotsky, L. S. Osipov, T. A. Prichna, and A. P. Shapovalov, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 37, No. 4: 499 (2015) (in Russian).
  10. T. Borca-Tasciuc, A. R. Kumar, and G. Chen, Rev. Sci. Instrum., 72: 2139 (2001). Crossref
  11. D. G. Cahill, Rev. Sci. Instrum., 61: 802 (1990). Crossref
  12. David de Koninck, Thermal Conductivity Measurements Using the 3 Omega Technique: Application to Power Harvesting Microsystems (Montréal: Department of Mechanical Engineering McGill University: 2008), p. 106.
  13. I. Korotash, V. Odinokov, G. Pavlov, D. Polotskii, E. Rudenko, V. Semeniuk, and V. Sologub, Nanoindustry, No. 4: 14 (2010) (in Russian).
  14. Patrick E. Hopkins, ISRN Mechanical Engineering, 2013: 682586 (2013). Crossref
  15. J. Paterson, D. Singhal, D. Tainoff, J. Richard, and O. Bourgeois, J. Appl. Phys., 127: 245105 (2020). Crossref
  16. C. Duquenne, M.-P. Besland, P. Y. Tessier, E. Gautron, Y. Scudeller, and D. Averty, J. Phys. D: Appl. Phys., 45: 015301 (2012). Crossref
  17. E. Swartz and R. Pohl, Appl. Phys. Lett., 51: 2200 (1987). Crossref