【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于料热物性测试，具体涉及一种薄膜面内热导率测量装置和方法。
技术介绍
1、热导率是材料热物理性能的重要参数之一。材料热导率的大小决定着导热或隔热的能力。随着微电子器件进入“后摩尔时代”，由于“功耗墙”、“内存墙”、“尺寸缩减问题”，芯片半导体的导热能力对于提高芯片性能发挥着重要的作用。因此对薄膜材料热导率进行精细表征和细致研究是重要且必要的。目前对热导率的表征测量有闪光法、交流量热法、微桥法、调制激光光热反射法、稳态双桥法、类稳态双桥法、3ω法、时域热反射法（time-domainthermo-reflectance, tdtr）等等。3ω法、时域热反射法等方法被应用于薄膜材料的热导率测量，但是面向薄膜材料热物性测定时具有局限性，不能满足薄膜材料面内热导率的测定。
技术实现思路
1、本专利技术提出一种薄膜面内热导率测量装置和方法，以解决现有技术不能满足薄膜材料面内热导率的测定的问题。
2、为达上述目的，本专利技术提出技术方案如下：
3、一种薄膜面内热导率测量系统，三维可调样品台、信号发生器、锁相放大器、光电探测器、激光发射器、光隔离器、偏振分光棱镜、滑动变阻器；
4、所述信号发生器连接锁相放大器；同一高度上依次设置激光发射器、光隔离器、偏振分光棱镜和三维可调样品台；
5、其中光电探测器对准偏振分光棱镜，并通过同轴电缆连接锁相放大器；
6、所述三维可调样品台上放置被测样品，样品表面设置有金属环，所述金属环的一端连
7、优选的，所述光隔离器和偏振分光棱镜之间设置有1/2波片。
8、优选的，所述偏振分光棱镜和三维可调样品台之间设置有1/4波片和物镜。
9、优选的，所述金属环的材质为au、ag或pt。
10、优选的，所述激光发射器发射激光通过物镜聚焦后的光斑位于金属环圆心处。
11、优选的，所述信号发生器和锁相放大器外接数据处理装置。
12、一种薄膜面内热导率测量方法，包括如下步骤：
13、步骤1，将表面制备有金属环的样品放置在三维可调样品台上；通过调节样品台三维坐标，使样品表面位于物镜焦平面，同时金属环中心对准激光光斑中心；
14、步骤2，打开信号发生器开关，通入交流电流加热金属环；所述交流电频率为ω1；
15、步骤3，打开激光开关，测量金属环中心处样品表面的温度变化；激光照射在样品上被反射，反射后的激光经由光电探测器4将光强信号转化为电压信号，作为锁相放大器的信号输入，锁相放大器提取电压信号的2ω1分量，传输到数据处理装置上，记录2ω1分量的幅值和相位；
16、步骤4，信号发生器为锁相放大器提供参考信号的输入，控制数据处理装置改变信号发生器发出的交流电流频率，重复步骤2和步骤3，最终得到幅值和相位随频率的变化曲线；
17、步骤5，对幅值和相位随频率的变化曲线进行拟合，获得热导率。
18、优选的，步骤1中，若所述样品为金属材料，则在样品表面先沉积一层绝缘薄膜，然后再设置金属环。
19、优选的，待测样品表面的绝缘薄膜厚度小于5微米。
20、优选的，步骤5中所述拟合具体为：
21、将待测样品的固定参数和待测参数初始数值输入传热模型，计算得到模拟信号；判断所述模拟信号和所述测量信号的偏差是否小于预设值；若是，则以所述初始参数值作为所述待测样品的测量参数值；若否，则重新选定待测参数，直到偏差小于预设值，得到待测参数；
22、所述待测参数包括热导率及/或界面热阻的取值；
23、所述模拟信号包括幅值信号和相位信号。
24、本专利技术的有益之处在于：
25、本专利技术提供了一种薄膜面内热导率测量系统，利用金属环作为加热器，通过金属反射率与温度近似呈线性关系这一原理，使用直流连续激光来测定温度场变化，反射后的激光经光电探测器转化为电信号，由锁相放大器提取，随后改变交流电流频率，重复上述过程，得到幅值和相位随频率的变化曲线，通过拟合曲线求解面内热导率；本专利技术流程简单，操作便捷，结构易于重现，能满足材料面内热导率的测定。
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1.一种薄膜面内热导率测量系统，其特征在于，三维可调样品台、信号发生器、锁相放大器、光电探测器、激光发射器、光隔离器、偏振分光棱镜、滑动变阻器；
2.如权利要求1所述的一种薄膜面内热导率测量系统，其特征在于，所述光隔离器和偏振分光棱镜之间设置有1/2波片。
3.如权利要求1所述的一种薄膜面内热导率测量系统，其特征在于，所述偏振分光棱镜和三维可调样品台之间设置有1/4波片和物镜。
4.如权利要求1所述的一种薄膜面内热导率测量系统，其特征在于，所述金属环的材质为Au、Ag或Pt。
5.如权利要求1所述的一种薄膜面内热导率测量系统，其特征在于，所述激光发射器发射激光通过物镜聚焦后的光斑位于金属环圆心处。
6.如权利要求1所述的一种薄膜面内热导率测量系统，其特征在于，所述信号发生器和锁相放大器外接数据处理装置。
7.一种基于上述权利要求1-6任一项所述的一种薄膜面内热导率测量系统的薄膜面内热导率测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
8.如权利要求7所述的一种薄膜面内热导率测量方法，其特征在于，步骤1中，若
9.如权利要求8所述的一种薄膜面内热导率测量方法，其特征在于，待测样品表面的绝缘薄膜厚度小于5微米。
10.如权利要求7所述的一种薄膜面内热导率测量方法，其特征在于，步骤5中所述拟合具体为：
...【技术特征摘要】
1.一种薄膜面内热导率测量系统，其特征在于，三维可调样品台、信号发生器、锁相放大器、光电探测器、激光发射器、光隔离器、偏振分光棱镜、滑动变阻器；
2.如权利要求1所述的一种薄膜面内热导率测量系统，其特征在于，所述光隔离器和偏振分光棱镜之间设置有1/2波片。
3.如权利要求1所述的一种薄膜面内热导率测量系统，其特征在于，所述偏振分光棱镜和三维可调样品台之间设置有1/4波片和物镜。
4.如权利要求1所述的一种薄膜面内热导率测量系统，其特征在于，所述金属环的材质为au、ag或pt。
5.如权利要求1所述的一种薄膜面内热导率测量系统，其特征在于，所述激光发射器发射激光通过物镜聚焦后的光斑位于金...
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