利用新型非对称光束时域热反射法测量各向异性热导率
仪器与探测器
2018-09-28 v1 介观与纳米尺度物理
应用物理
摘要
各向异性热性质兼具基础与实际意义，但用常规方法表征仍具挑战性。本工作中，通过扩展常规TDTR技术，开发了一种基于非对称光束时域热反射（AB-TDTR）的新测量方法，以测量三维各向异性热输运。利用具有可控椭圆比与光斑尺寸的椭圆激光束，实验信号可被利用从而主要敏感于测量跨平面或任意特定面内方向的热导率。针对多层系统推导了AB-TDTR信号对周期脉冲、椭圆激光束及加热几何的解析解，以从实验测量中提取各向异性热导率。给出了面内热导率从5 W/mK到2000 W/mK的多种材料的实验数据示例，包括各向同性材料（硅、磷化硼、氮化硼）、横观各向同性材料（石墨、石英、蓝宝石）与横观各向异性材料（黑磷）。此外，进行了详细的灵敏度分析以指导不同材料实验构型的最优设置。所开发的AB-TDTR测量方法为精确测量各向异性热现象以服务于理性材料设计与热应用提供了新途径。
引用
@article{arxiv.1809.10543,
title = {Anisotropic thermal conductivity measurement using a new Asymmetric-Beam Time-Domain Thermoreflectance (AB-TDTR) method},
author = {Man Li and Joon Sang Kang and Yongjie Hu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1809.10543},
year = {2018}
}
备注
Submitted to Review of Scientific Instruments on 14 February 2018; accepted 9 July 2018; published online 2 August 2018