用于具有任意几何形状的纳米材料系统频域热反射测量的数值拟合程序
应用物理
2021-02-24 v1 介观与纳米尺度物理
材料科学
摘要
在本工作中，我们开发了一种数值拟合程序，利用频域热反射(FDTR)提取具有非标准、非半无限几何形状材料的热参数。该数值拟合程序基于二维或三维有限元分析，可纳入非半无限边界条件，而频域热扩散方程的解析解无法考虑此类条件。我们通过将其与文献中广泛用于 FDTR 的热扩散方程解析解以及半无限衬底(SiO2、Al2O3 和 Si)已知的热导率值进行比较，验证了该拟合程序。随后我们展示了其提取被蚀刻为半径量级与泵浦光束相当的微柱时 Si 热特性的能力。本文给出了具有圆形横截面的 Si 微柱的实验测量，并使用本工作建立的数值拟合程序进行了拟合。同样，我们表明当几何形状显著偏离标准半无限情形时，解析解不适用于热特性提取。该工作对于测量具有任意几何形状材料的热特性至关重要，包括超拉伸玻璃纤维和激光增益介质。
引用
@article{arxiv.2009.09916,
title = {A Numerical Fitting Routine for Frequency-domain Thermoreflectance Measurements of Nanoscale Material Systems having Arbitrary Geometries},
author = {Ronald J. Warzoha and Adam A. Wilson and Brian F. Donovan and Andrew N. Smith and Nicholas T. Vu and Trent Perry and Longnan Li and Nenad Miljkovic and Elizabeth Getto},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.09916},
year = {2021}
}