[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

摘要

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。本发明取一根采用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_∞，然后通过扫描电镜精确测得悬空部分L的长度和直径D；再将所的数据换算成纳米线吸收的激光功率（P_abs），再根据一维方向上的傅里叶热传导方程：计算得出单根纳米线热导率K。本发明无需搭建电极，具有操作简单，成本较低等优势。

主权项

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；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，$k=\frac{4\mathrm{L\β}(1-\mathrm{\γ})({\∫}_0^{2\mathrm{\π}}{\∫}_0^{D/2}c\×e^{{-r}^2/w^2}\mathrm{drd\θ}+2{\∫}_{D/2}^{D_0/2}c\×e^{-\frac{D^2/4+x^2}{W^2}}\×2\sqrt{D^2/4+x^2}\×\arcsin \frac{D}{2\sqrt{D^2/4}+x^2})}{{\mathrm{\ΔT\π}{D}^{}}^2}---\left(1\right)$公式（1）中，L为纳米线悬空部分的长度；D为纳米线的直径；p_∞为纳米线熔融时聚焦激光束的净输出功率，D₀为“艾里斑”的直径；纳米线对所用聚焦激光束的吸收率其中：l为光在纳米线中的传播距离，l的取值范围为0‑D；α是纳米线对所用聚焦激光束的吸收系数；γ为纳米线对所用聚焦激光束的反射率；聚焦激光束的功率面密度$c=\frac{P_{\∞}\mathrm{In}6.25}{\mathrm{\π}{(D_0/2)}^2};$聚焦激光束能量高斯分布的标准偏差x为纳米线上“艾里斑”内的某点到“艾里斑”圆心的距离，以“艾里斑”圆心为直角坐标系的原点，θ为“艾里斑”中所取点到原点的连线与x轴组成的夹角；ΔT=T₁‑T₀，T₁为纳米线的沉积温度，T₀为室温。