本实用新型专利技术涉及一种金刚石晶片热导率的测定装置，该金刚石晶片热导率的测定装置，包括激光源、光路、拉曼光谱测量仪、液氮源和载物结构，载物结构包括载物台，其内形成有载物腔，其上设有与载物腔连通的液氮进气口、液氮出气口和温度接口，液氮源通过液氮进气口向载物腔内通入液氮，温度接口用于测量载物腔内的温度参数并输出；载物腔顶部的载物台上设置有透明观测口，载物腔内对应透明观测口设置有载物部，以用于放置金刚石晶片；载物台上设置有与载物腔相连的置物口并在该处设置有密封盖。该金刚石晶片热导率的测定装置，可以于低温条件下测量金刚石晶片的热导率，从而获得低温下金刚石晶片的热导率变化趋势，进而有利于金刚石的精准应用。的精准应用。的精准应用。
【技术实现步骤摘要】
一种金刚石晶片热导率的测定装置
[0001]本技术涉及热导率测定领域，尤其涉及一种金刚石晶片热导率的测定装置。
技术介绍
[0002]金刚石材料是目前全球半导体研究的前沿和热点之一，其具有宽禁带、高热导率、高载流子迁移率、高本征温度、高击穿电压、良好的抗辐射特性及化学稳定性(几乎不被任何酸腐蚀)等优异性质，被认为是终极半导体材料。制成的金刚石器件具有体积小、集成度高和无需制冷的优势，在光电子器件、电力电子、高温大功率器件和高频微波器件等领域拥有广阔的应用前景。
[0003]由于现代电子设备对功率密度的要求不断增长，探索新型高导热材料热导率已成为电子工业中最具挑战性的问题之一。将新型高导热材料用作散热器和基板，可以进行有效的散热，进而提高电子元件的散热性能，增加电子元件的可靠性和寿命。高质量金刚石由于具有高热导率，这使其成为热导材料中最有前途的材料。然而，在金刚石加工过程中或将其作为电子设备的散热片时，金刚石经常暴露在高频、高压、高温或高功率的环境中，这使得金刚石的性能受到了极大地影响。因此，如何有效地测试金刚石的热导率成为一个研究热点。
[0004]Vandersande研究发现金刚石在低温下的热导率主要由声子散射和晶界处较大的缺陷决定，他利用簇间隙与空位浓度的函数进行了解释。目前关于金刚石热导率的测试都是在较高温度区间，例如E.A.Burgemeister探索了较高温度区间内电子辐照金刚石热导率的研究，而对于金刚石低温热导率的测试方法和测试装置目前尚未见报道。
技术实现思路
[0005]本技术为了弥补现有技术的不足，提供了一种金刚石晶片热导率的测定装置，可以于低温条件下测量金刚石晶片的热导率，从而获得低温下金刚石晶片的热导率变化趋势，进而有利于金刚石的精准应用。
[0006]本技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
[0007]一种金刚石晶片热导率的测定装置，包括激光源、光路、拉曼光谱测量仪、液氮源和载物结构，所述载物结构包括载物台，所述载物台内形成有载物腔，所述载物台上设有与所述载物腔连通的液氮进气口、液氮出气口和温度接口，所述液氮源通过所述液氮进气口向所述载物腔内通入液氮，所述温度接口用于测量所述载物腔内的温度参数并输出；
[0008]所述载物腔顶部的载物台上设置有透明观测口，所述载物腔内对应所述透明观测口设置有载物部，以用于放置金刚石晶片，所述激光源通过光路使激发光聚焦于所述载物部处的金刚石晶片上，所述拉曼光谱测量仪通过光路收集金刚石晶片的散射光并进行测量；
[0009]所述载物台上设置有与载物腔相连的置物口，所述置物口处设置有密封盖。
[0010]使用时的测试步骤如下：
[0011](1)打开密封盖，通过置物口在载物腔的载物部上放置金刚石晶片，之后盖上密封盖并检查载物台的密封情况，防止液氮气体泄漏。
[0012](2)利用532nm激光源产生的激发光聚焦金刚石晶片上，预热15
‑
30分钟，之后向载物腔内通入液氮，通过温度接口输出的温度参数确定液氮通入量。
[0013](3)设定温度变化区间为80
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270K，温度变化梯度为5K/次。之后将激光器输出功率设定在2.5mW(校准功率)进行拉曼光谱表征，观察不同温度下光谱中金刚石拉曼峰的位置，研究拉曼峰位置的温度依赖性，得到仅与试验温度有关的拉曼峰位移v
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温度T关系曲线，曲线符合公式v＝a0T4+b0T2+c0(现有已知公式)。
[0014](4)将试验温度变化范围设置为80
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270K，温度变化梯度为10K/次，并每一个温度梯度下进行激光功率为2.5mW、5mW、25mW、50mW拉曼光谱表征，以获得不同功率下激光照射导致的晶片局部温升所引起的金刚石拉曼峰位移，重复5次以上表征实验取拉曼峰位移均值。
[0015](5)将上一步在功率50mW引起的拉曼峰位移与校准功率2.5mW下的拉曼峰位移做差值，位移差值即为与环境温度无关的拉曼峰位移，将此位移差值带入拉曼峰位移
‑
温度关系曲线公式得到样品在高功率所引起的的局部温升；
[0016](6)将上述步骤获得局部温升与实验参数带入热导率K公式K＝2P/πaΔT，得出低温下金刚石晶片的热导率，从而可以获得低温下金刚石晶片的热导率变化趋势，式中，P为激光功率，ΔT为局部温升与环境温度的差值，a为激光直径。
[0017]进一步的，所述透明观测口设于所述密封盖的中部，方便设置。
[0018]进一步的，所述载物部上于金刚石晶片底部放置有垫片，具体的，所述垫片采用石英垫片，可防止低温测试时晶片与载物部粘接，方便取下。
[0019]进一步的，所述温度接口外接一控制器，所述控制器的输出端与所述液氮源相连，以根据温度接口输出的温度控制液氮源向载物腔内输出液氮。
[0020]进一步的，所述载物台上还设有与所述载物腔连通的气体导出口，可以在实验前通过气体导出口导出腔内原有气体。
[0021]进一步的，所述激光源为激光器，所述液氮源为液氮存储罐。
[0022]进一步的，所述密封盖的底部形成有环形卡接部以与所述置物口卡接配合。
[0023]本技术采用上述技术方案，所具有的优点是：本申请测定装置，可以于低温条件下测量金刚石晶片的热导率，从而获得低温下金刚石晶片的热导率变化趋势，进而有利于金刚石的精准应用。
附图说明
[0024]图1为本技术其中一实施例的结构示意图；
[0025]图2为图1中载物结构的结构示意图。
[0026]图中，1、激光源，2、光路，3、拉曼光谱测量仪，4、液氮源，5、载物结构，6、金刚石晶片，7、控制器；51、载物台，52、载物腔，53、液氮进气口，54、液氮出气口，55、温度接口，56、透明观测口，57、载物部，58、置物口，59、密封盖，510、垫片，511、气体导出口。
具体实施方式
[0027]为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式并结合附图，对本技术进行详细阐述。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
[0028]另外，在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种金刚石晶片热导率的测定装置，其特征在于，包括激光源、光路、拉曼光谱测量仪、液氮源和载物结构，所述载物结构包括载物台，所述载物台内形成有载物腔，所述载物台上设有与所述载物腔连通的液氮进气口、液氮出气口和温度接口，所述液氮源通过所述液氮进气口向所述载物腔内通入液氮，所述温度接口用于测量所述载物腔内的温度参数并输出；所述载物腔顶部的载物台上设置有透明观测口，所述载物腔内对应所述透明观测口设置有载物部，以用于放置金刚石晶片，所述激光源通过光路使激发光聚焦于所述载物部处的金刚石晶片上，所述拉曼光谱测量仪通过光路收集金刚石晶片的散射光并进行测量；所述载物台上设置有与载物腔相连的置物口，所述置物口处设置有密封盖。2.根据权利要求1所述的金刚石晶片热导率的测...
【专利技术属性】
技术研发人员：张宇飞，王凯悦，郭之健，秦振兴，李俊林，
申请(专利权)人：太原科技大学，
类型：新型
国别省市：
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