박막 분석

박막과 고체 물질을 특성화하기 위한 요구 사항은 경우에 따라 크게 다르므로 두 영역에 대해 서로 다른 측정 기술을 사용해야 합니다.

박막의 열전도율과 전기 전도율은 일반적으로 비슷한 고체 물질보다 낮습니다.
예를 들어, 상온에서 20nm Si 필름 또는 나노와이어의 열 전도성 람다는 고체 단결정보다 5배[1] 낮을 수 있습니다.
100nm 두께의 금 필름의 경우 전기 및 열 전도도도 거의 절반으로 줄어드는 것으로 나타났습니다[2].
일반적으로 전송 특성은 온도뿐만 아니라 두께에 따라 크게 달라진다고 할 수 있습니다[3].

이러한 전도도 감소는 일반적으로 두 가지 근본적인 원인에 기인합니다.
한편으로는 박막 합성 기술을 사용하면 박막에 불순물과 결함이 더 많이 발생하여 재료 내에 더 많은 무질서와 입자 경계가 생겨 산란이 증가하여 열전도율과 전기 전도도가 감소하는 경우가 많습니다.
또한 원자적으로 완벽한 박막에서는 계면 산란과 포논 누출로 인해 열전도도가 감소할 것으로 예상할 수 있습니다.
그러나 이 두 가지 메커니즘은 평면 내 및 평면 간 전송에 서로 다른 영향을 미치므로 박막의 전송 특성은 일반적으로 이방성 거동을 보입니다.
이 효과는 해당 고체 물질이 등방성 거동을 보이는 경우에도 관찰될 수 있습니다.

[1] Li, Deyu, et al.
“개별 실리콘 나노 와이어의 열 전도성.” 응용 물리학 편지 83.14 (2003): 2934-2936.

[2] 린세이즈, V., 볼클라인, F., 라이트, H., 닐쉬, K., 와이아스, P. 2018.
새로운 측정 플랫폼으로 특징지어지는 Au 및 Ti 나노필름의 열전 특성. 머티리얼즈 투데이: 프로시딩, ECT2017 컨퍼런스 프로시딩.

[3] 린세이즈, V., 볼클라인, F., 라이트, H., 휴네, R., 슈나트만, L., 닐쉬, K. 및 보아스, P. 2018.
새로운 측정 플랫폼으로 측정한 _Bi87Sb13 나노필름의 두께 및 온도 의존적 열전 특성. 반도체 과학 및 기술.