利用光束偏移频域热反射法测量缺乏面内对称材料的热导率张量

许多材料具有各向异性热导率，在晶体管、热电材料和激光增益介质等方面有广泛应用。然而，测量此类材料的热导率张量仍具挑战性，尤其是对于缺乏面内对称性（即横向各向异性材料）的材料。本文通过扩展光束偏移频域热反射法（BO-FDTR）——该方法此前仅限于横向各向同性材料——展示了对横向各向异性材料的热导率张量测量。我们利用广泛的灵敏度分析来确定提取各张量元所需的加热频率与光束偏移的合适范围。该新技术在模型横向各向异性材料 x 切石英（<110> {\alpha}-SiO2）上演示，通过结合来自不同样品取向的光束偏移测量来重建完整的面内热导率张量。该技术还通过对两种横向各向同性材料蓝宝石和高度取向热解石墨（HOPG）的测量得到验证。各向异性测量在正确识别存在的各向同性方向时表现出极好的自一致性，蓝宝石、HOPG 和石英的残余各向异性误差分别低于 4%、2% 和 2%。最后，一项计算案例研究（模拟实验）表明，具有高面内各向异性的虚构材料的任意面内热导率张量原则上可仅从单一样品取向获得，而不必像 x 切石英实验那样需要多个取向。