[发明专利]一种基于CVD法合成的单根纳米线热导率的测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于CVD法合成的单根半导体纳米线热导率的测量方法；属于材料导热性能测量技术领域。

背景技术

材料的热传导行为在热能动力、建筑以及航空航天和生物医学工程等领域都受到广泛的关注，材料的导热率是表征物质导热能力的物理量，是材料重要的物理参量之一，因此，探讨热导率的测量方法是具有现实意义的课题。近年来，半导体纳米线由于其在微型元器件中的潜在应用而备受瞩目。了解半导体纳米线的导热性能对于其在上述各方面的应用提供了前提条件，也是必要的步骤。

目前，单根纳米线材料热导率的主要测试方法是路桥法。文献l“Deyu Li，Yiying WuiPhilip KimiLi ShiiPeidong Yang and ArunMajumdar,AppI.Phys.Lett.2003,83，2934-2936”报道了利用路桥法测试硅单根纳米线热导率的方法和装置。该方法是把单根硅纳米线接触在经由微加工制成的悬浮微结构两端，此悬浮微结构由Pt电阻线圈和Pt电极两部分构成。Pt电阻线圈起到加热器和四端法电阻测温的双重作用。样品一端连接Pt电阻线圈对样品加热升温，测量达到稳定时的样品另一端的温度以及硅纳米的长度和直径，根据傅里叶热传导方程即可推导出样品的热导率表达式。上述微器件方法的缺点是，样品两端都需要搭接电极，这会对样品本身的导热性质有很大的影响。另外，微结构器件制作过程复杂繁琐，成本较高，在很大程度上限制了人们对纳米线热导率的测试和研究。

发明内容

针对现有纳米线热导率测量方法的不足，本发明提供一种非接触式、直接测量单根半导体纳米线材料热导率的方法。本发明无需搭建电极，具有操作工艺简单、方便，成本低的优势。

本发明一种基于CVD法合成的单根半导体纳米线热导率的测量方法，包括下述步骤：

步骤一

取一根采用CVD法于T₁温度下沉积得到的纳米线，将所取纳米线一端固定在碳导电胶上，另一端悬空，悬空部分的长度为8-12微米；然后，用垂直于纳米线轴线的聚焦激光束加热悬空端的端部，然后增加聚焦激光束的净输出功率，至悬空端的端部熔融时，停止加热，同时，记录此时聚焦激光束的净输出功率p_∞；所述聚焦激光束在过纳米线轴线且与激光束垂直的平面上的“艾里斑”的直径为D₀，且“艾里斑”的圆心落在纳米线上；所述悬空部分长度的长度优选为9-11微米；

步骤二

利用扫描电镜精确测量纳米线悬空部分的长度L和直径D；然后利用公式（1），计算得出实验纳米线的热导率K，