3Ω 오메가 방식
3Ω 측정 기술 – 열전도도 측정 접근 방식
열전도도 측정을 위해 널리 사용되는 접근 방식은 3Ω 방법입니다.
처음에는 벌크 재료의 열 전도도를 측정하기 위해 개발되었지만, 이 방법은 나중에 수 nm 두께의 박막의 열 특성 분석으로 확장되었습니다.
또한 3Ω 기술은 이방성 필름과 독립형 멤브레인의 평면 내 및 교차 평면 열전도도 측정에 적용되었습니다.
이 기술은 현재 가장 많이 사용되는 방법 중 하나입니다. 박막 열전도도 특성 분석.
3 오메가 기술을 위한 실험 설정(가열/감지용 금속 라인 포함)
3Ω 방식에서는 시료와 열 접촉하는 얇은 금속 스트립이 히터와 온도 센서의 역할을 합니다.
측정에는 교류 전류가 사용됩니다,
스트립을 통과하는 각도 변조 주파수와 진폭으로 전력으로 열원을 생성합니다.
여기서Rh는 실험 조건에서 스트립의 저항이며 다음과 같은 형태로 온도 상승을 유발합니다.
그리고 결과적으로 스트라이프의 저항이 진동합니다.
는 각도 주파수 2Ω에서 금속 스트립의 온도 저항 계수입니다.
주파수와 관련하여 위상 변화는 히터의 형상과 기본 재료 모두에 따라 달라집니다.
옴의 법칙에 따라 히터의 전압 강하를 측정하면 세 번째 고조파 3Ω에서 작은 성분을 갖는 진폭 변조 신호를 얻을 수 있으며, 이 신호를 락인 증폭기로 추출할 수 있습니다.
시료의 열전도율과 비열 용량을 계산하려면 해당 열 확산 방정식을 풀어야 하며, 이는 실험 설정에 따라 달라집니다.
두 가지 측정을 통한 차별적 3 오메가 접근법
벌크 기판 위에 박막을 사용하는 일반적인 교차 평면 열전도도 접근 방식은 두 가지 측정을 사용하는 차동 접근 방식입니다:
첫 번째는 빈 기판에만 있고 두 번째는 관심 레이어를 포함합니다.
이 층은 히터와 기판 사이에 직렬로 연결된 열 저항기 역할을 하며 박막이 없는 측정과 비교하여 온도 진동의 증가를 보장합니다.
이 증가에서 푸리에의 법칙을 사용하여 캔의 열전도도를 결정할 수 있습니다:
여기서 W와 L은 히터의 가로와 세로 길이입니다.
3W 측정 기술을 사용한 평면의 열전도도
평면 내 열전도율과 비열 용량을 측정하기 위한 또 다른 실험 설정은 각각 멤브레인 또는 부유 기판의 중앙에 정렬된 히터입니다. 이 경우 매달린 부분의 열 거동은 다음과 같은 상관 관계를 사용하여 평가할 수 있습니다:
여기서 G=2λdlb^(-1)은 열 시간 상수, b는 막의 폭, l은 막의 길이, D는 열 확산도입니다.
3 오메가 방법을 사용하여 박막의 평면 내 열전도도 측정을 위한 통합 측정 칩