[发明专利]薄膜热导率的测量装置和测量方法

权利要求书

1.一种薄膜热导率的测量装置，包括泵浦光路、探测光路和探测光的反射光路，其特征在于：

所述的泵浦光路包括信号发生器(13)，在信号发生器(13)的输出方向是405nm激光器(14)，沿405nm激光器(14)激光输出方向，依次是405nm的介质镜(5)，铝镜(6)、第一聚焦物镜(7)，经过第一聚焦物镜(7)后聚焦在位于样品台(8)上的待测样品上；

所述的探测光路包括658nm激光器(1)，沿658nm激光器(1)激光输出方向依次是二分之一波片(2)、偏振分光棱镜(3)、四分之一波片(4)、所述的405nm的介质镜(5)、铝镜(6)、第一聚焦物镜(7)聚焦在位于样品台(8)上的待测样品上；

所述的探测光的反射光路，经待测样品表面反射的反射光，依次经第一聚焦物镜(7)、铝镜(6)、405nm的介质镜(5)、四分之一波片(4)进入偏振分光棱镜(3)，经偏振分光棱镜(3)反射后经第二聚焦物镜(9)聚焦到光电探测器(10)上，该光电探测器(10)的信号经示波器(11)与计算机(12)相连，所述的二分之一玻片(2)和四分之一玻片(4)是658nm激光的二分之一玻片和四分之一玻片。

2.利用权利要求1所述的薄膜热导率的测量装置进行薄膜热导率的测量方法，其特征在于该方法包括步骤如下：

①测薄膜样品制备：在待测样品的表面溅射或蒸镀一层金属薄膜；

②瞬态热反射装置调试：首先，通过信号发生器(13)控制405nm激光器(14)输出405nm激光的脉宽并将输出的激光作为加热激光，调节405nm的介质镜(5)和铝镜(6)的位置使加热激光进入第一聚焦物镜(7)；

其次，将658nm激光器(1)打开作为探测激光，调节658nm激光器(1)的位置使得探测光的中心与加热光重合；658nm激光器(1)输出658nm激光与405nm激光合成一束后经聚焦物镜(7)聚焦到金属薄膜表面；

调节二分之一玻片(2)和四分之一玻片(4)的角度，使得探测光经金属薄膜表面的反射光进入所述的光电探测器(10)中；

③热导率测量：将待测样品放置在样品台(8)上，打开658nm激光(1)，调节样品台(8)在垂直激光方向的位置，使得658nm激光经待测样品反射的反射光在示波器(11)上强度最大；再将405nm激光器(14)打开，通过调整所述的偏振分光棱镜(3)的偏振方向，使反射的658nm激光强度不断变化地进入所述的光电探测器(10)和示波器(11)，来得到反射光强度的变化；

所述的示波器(11)采用平均512次的模式对反射的658nm激光强度随时间的变化记录下来，得到反射光强度随时间变化的曲线，并传输至所述的计算机(12)；

④数据拟合：将一维热传导方程在频域上得出温度随时间变化的解析解，利用反拉普拉斯变化得到时域上的解，结合数值解和测试的数据对热导率进行拟合，得到待测样品的热导率参数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述的金属薄膜为Al、Au或Mo膜，所述的金属薄膜的厚度为100nm～2μm。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述的激光脉宽为50ns～500ns，待测薄膜的厚度大于100nm。