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石墨烯厚膜热扩散系数与微观结构的关系
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作者 白天琦 黄坤 +5 位作者 刘法辰 时若晨 任文才 裴嵩峰 高鹏 刘忠范 《物理化学学报》 北大核心 2025年第3期85-93,共9页
电子元件集成度的快速提升对器件热管理提出了更高的要求。石墨烯凭借其出色的导热性能成为备受关注的材料之一。目前制备高热导率石墨烯厚膜的主流方法是将氧化石墨烯组装成膜再还原,尽管前人的研究取得了突出成效,但截止目前仍未能完... 电子元件集成度的快速提升对器件热管理提出了更高的要求。石墨烯凭借其出色的导热性能成为备受关注的材料之一。目前制备高热导率石墨烯厚膜的主流方法是将氧化石墨烯组装成膜再还原,尽管前人的研究取得了突出成效,但截止目前仍未能完全理解石墨烯膜内部缺陷结构对热导率的具体影响机制,这将限制热导率的进一步提升,达到或超过1500 W·m^(-1)·K^(-1)。在氧化石墨烯膜的热还原过程中,不可避免地会形成一些孔洞结构,通过降低整体密度的方式降低热导率。热扩散系数作为决定热导率大小的另一因素,孔洞对其影响因素却尚未被研究过。在这里,我们定义了包含孔洞的石墨烯膜材料特有的本征热扩散系数,并通过多种电子显微学方法、热扩散系数的测试和有限元模拟,详细研究了石墨烯厚膜的本征热扩散系数与微观结构之间的关联。我们旨在阐明孔洞对热扩散系数以及热导率的影响方式和作用机制。研究结果揭示了不同尺寸和数量的孔洞对热扩散系数的影响,发现密集小孔洞结构可使热扩散系数降低39.4%,而同等面积的单一大孔洞结构对热扩散系数的降低仅约16.1%。通过三维重构获得的统计结论也与计算结果完全匹配。其内在机制是密集小孔洞结构的存在对原有传热路径的破坏更为严重,而单一大孔洞结构的这一作用则相对较弱,只是降低了整体密度从而降低热导率。此外,研究发现面外结晶性对热扩散系数有显著影响,进一步增进了对影响热扩散系数的微观机理的认识。通过阐明这些机制,我们的研究加深了对石墨烯厚膜微观结构与热学性能关联的理解,为生产超高热导率的石墨烯厚膜提供了重要信息,也为下一代电子器件热管理解决方案提供了有效策略。 展开更多
关键词 石墨烯厚膜 本征热扩散系数 单一大孔洞 密集小孔洞 面外结晶性
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基于组合边界条件的固体材料热扩散系数测试方法
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作者 陈清华 吴佳乐 +2 位作者 陆育 季家东 刘萍 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1201-1210,共10页
提出了一种组合边界条件下结合传热反问题思想测算固体材料热扩散系数的方法.建立了正问题理论模型,基于有限体积法和交替方向隐式方法的思想利用MATLAB软件对正问题温度场进行数值求解,利用共轭梯度法结合软件编程求解反问题,反演得到... 提出了一种组合边界条件下结合传热反问题思想测算固体材料热扩散系数的方法.建立了正问题理论模型,基于有限体积法和交替方向隐式方法的思想利用MATLAB软件对正问题温度场进行数值求解,利用共轭梯度法结合软件编程求解反问题,反演得到材料的热扩散系数.设计了实验方案并搭建了完整的测试系统,利用测试装置对亚克力板(PMMA)、硼硅玻璃(Pyrex7740)、大理石3种材料进行了综合实验,结果表明导热系数测试结果与文献值的最大相对偏差为3.45%,小于5%,验证了测试方法和装置的可行性与准确性.进一步对PMMA热扩散系数实验的不确定度进行了分析,得到扩展不确定度为4.86%,处于较低水平,说明实验数据可靠,测试方法科学. 展开更多
关键词 固体材料 对流边界 组合边界 热扩散系数 传热反问题
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土壤热扩散系数的确定及其应用 被引量:16
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作者 刘树华 崔艳 刘和平 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 1991年第4期337-345,共9页
本文应用六种方法,采用四种不同土壤的实测土壤温度梯度,分别计算了其表面热扩散系数,比较分析了每种方法的特点以及计算时对数据数量和精度的要求。结果表明:振幅法、位相法、反正切法和对数法,虽然可提供计算热扩散系数的解析方程,从... 本文应用六种方法,采用四种不同土壤的实测土壤温度梯度,分别计算了其表面热扩散系数,比较分析了每种方法的特点以及计算时对数据数量和精度的要求。结果表明:振幅法、位相法、反正切法和对数法,虽然可提供计算热扩散系数的解析方程,从而使计算简便,数据量少,但要求地温为单纯的正弦波,计算结果不稳定。数值法和调和分析法需应用隐含方程计算,需要数据量较大,但结果稳定可靠。用四种不同表面土壤热扩散系数模拟土壤的温度梯度,与实测值吻合得相当好,标准差小于0.043。本文还模拟了四种土壤条件下的土壤热通量,并与实测值进行了比较,结果也是令人满意的。 展开更多
关键词 热扩散系数 弦波 正切法 数法 温度梯度 调和分析 地温场 观测值 不均匀性 湍流扩散系数
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利用3ω法同时测量纳米流体热导率和热扩散系数 被引量:6
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作者 王照亮 唐大伟 +2 位作者 郑兴华 周乐平 刘石 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第10期2462-2468,共7页
提出了应用基于谐波探测技术的3ω法进行液体导热性能测量的方法。设计了3ω测试系统,测试了不同浓度和不同温度下纳米流体的热导率和热扩散系数,与文献中的测试结果进行了对比。实验中测试的热波信号较好地满足频域内的导热方程,说明... 提出了应用基于谐波探测技术的3ω法进行液体导热性能测量的方法。设计了3ω测试系统,测试了不同浓度和不同温度下纳米流体的热导率和热扩散系数,与文献中的测试结果进行了对比。实验中测试的热波信号较好地满足频域内的导热方程,说明采用交流电流加热可使流体的微对流作用得到有效减弱。采用基于多颗粒布朗运动的微对流(MSBW)模型预测了纳米流体的热导率。浓度比较低时TiO2+蒸馏水、Al2O3+蒸馏水纳米颗粒流体的热导率随温度增加呈线性增大,并且与液体的Prandtl数有关,在测试温度为18~65℃范围内,水的热导率随温度升高以及纳米颗粒的布朗运动所引起周围基液的微对流作用是纳米流体强化传热的两个重要机理。 展开更多
关键词 3ω法 纳米流体 热导率 热扩散系数 微对流模型
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土体一维传热方程解析解及热扩散系数测定 被引量:27
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作者 涂新斌 戴福初 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期652-657,共6页
传热方程是一类常见的基本数学物理方程,热导率是土体重要的热物理参数。从基本传热方程出发,详细地推导了利用傅立叶级数求解一维传热方程的方法,以地面温度随时间变化的波动方程得到地下不同深度处土体温度分布的解析解。在此基础上,... 传热方程是一类常见的基本数学物理方程,热导率是土体重要的热物理参数。从基本传热方程出发,详细地推导了利用傅立叶级数求解一维传热方程的方法,以地面温度随时间变化的波动方程得到地下不同深度处土体温度分布的解析解。在此基础上,讨论了利用热导率进行土体含水率测量的基本原理,详细地推导了根据地下不同深度的温度计算土体热扩散系数的振幅法、相位法及其应用,介绍了利用传热方程进行数值模拟的计算原理。最后结合实例介绍了该方法的应用效果。 展开更多
关键词 热导率 热扩散系数 传热方程 地温梯度
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浅层地温剖面曲线拟合法估算热扩散系数 被引量:8
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作者 何报寅 刘杰 +3 位作者 徐贵来 丁超 刘红卫 杨柳 《华中师范大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期104-108,共5页
从浅层岩土热传导和热扩散理论出发,推导出一种半无限均匀岩土地温变化的数学模型,通过利用该模型拟合实测地温剖面曲线,可以求取浅层岩土整体的热扩散系数以及地表年平均温度、温度变幅、初相等大地温度特性参数。两个实例的计算结果表... 从浅层岩土热传导和热扩散理论出发,推导出一种半无限均匀岩土地温变化的数学模型,通过利用该模型拟合实测地温剖面曲线,可以求取浅层岩土整体的热扩散系数以及地表年平均温度、温度变幅、初相等大地温度特性参数。两个实例的计算结果表明,所采用的理论模型能够很好地拟合地温实测剖面曲线,通过该方法所求得的浅层岩土热扩散系数与参考文献给出的值很接近,说明该方法是可行的.该方法建立在可靠的理论和清楚物理机制之上,简单有效,可以在实际工作中推广应用. 展开更多
关键词 热扩散系数 浅层地温 曲线拟合
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利用红外热成像技术测算碳纤维材料的热扩散系数 被引量:5
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作者 贾志海 牛刚 +1 位作者 王经 玄哲浩 《计量学报》 CSCD 北大核心 2004年第4期336-338,共3页
利用红外热成像技术测算了5种碳纤维材料的热扩散系数,并分析了影响测量准确度的因素。结果表明,利用红外热成像技术可以方便、快速地测算出碳纤维材料的导热性能参数值,从而为这类材料导热参数的测算提供了一种新颖、可行的方法。
关键词 计量学 热扩散系数 红外热成像技术 碳纤维材料 导热性能
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识别含热源瞬态热传导问题的热扩散系数 被引量:12
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作者 周焕林 严俊 +1 位作者 余波 陈豪龙 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2018年第2期160-169,共10页
针对含有热源的瞬态热传导反问题,引入一个变换将含热源热传导问题转换为无热源热传导问题,采用改进布谷鸟算法反演热扩散系数.正问题由边界元法求解.将热扩散系数作为优化变量,以计算温度和测量温度之间的接近程度为目标函数,通过改进... 针对含有热源的瞬态热传导反问题,引入一个变换将含热源热传导问题转换为无热源热传导问题,采用改进布谷鸟算法反演热扩散系数.正问题由边界元法求解.将热扩散系数作为优化变量,以计算温度和测量温度之间的接近程度为目标函数,通过改进布谷鸟算法极小化目标函数来优化估计热扩散系数.比较共轭梯度法、布谷鸟算法和改进布谷鸟算法的反演结果.与共轭梯度法相比,改进布谷鸟算法对迭代初值不敏感;与布谷鸟算法相比,改进布谷鸟算法收敛速度更快.算例讨论了测点数量、鸟巢数量、测量误差对计算结果的影响.增加测点数量,反演结果精度降低;增加鸟巢数量,迭代次数减少;随着测量误差的增大,结果精度降低.数值算例验证了改进布谷鸟算法反演热扩散系数的准确性和有效性. 展开更多
关键词 热传导 反问题 热扩散系数 改进布谷鸟算法 边界元法
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氯化钠水溶液热扩散系数的研究 被引量:7
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作者 汪军 朱彤 杜晖 《上海理工大学学报》 CAS 北大核心 2001年第4期328-333,共6页
论述了应用激光引发热栅方法测量无机盐水溶液热扩散系数的实验原理和技术,给出了氯化钠水溶液在溶质质量摩尔浓度为0~4 mol/kg和290~373 K温度范围内的热扩散系数的测量结果,并与文献数据进行了比较. 最后以实验数据为基础,给出了计... 论述了应用激光引发热栅方法测量无机盐水溶液热扩散系数的实验原理和技术,给出了氯化钠水溶液在溶质质量摩尔浓度为0~4 mol/kg和290~373 K温度范围内的热扩散系数的测量结果,并与文献数据进行了比较. 最后以实验数据为基础,给出了计算氯化钠水溶液热扩散系数的经验关联式. 展开更多
关键词 氯化钠 水溶液 热扩散系数 导热系数 激光引发热栅 衍射 制冷剂
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含碳耐火材料的热扩散系数 被引量:2
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作者 宋希文 刘国齐 +2 位作者 苏有权 王峰 安胜利 《耐火材料》 CAS 北大核心 2007年第6期473-475,共3页
为获得含碳耐火材料的基础热数据,利用激光脉冲法测试了7种连铸用含碳耐火材料的热扩散系数。结果表明:连铸用含碳耐火材料的热扩散系数随温度的变化呈指数降低,并满足关系式α=B+Aexp(-T/D)。含碳耐火材料热扩散系数与材料的组成和结... 为获得含碳耐火材料的基础热数据,利用激光脉冲法测试了7种连铸用含碳耐火材料的热扩散系数。结果表明:连铸用含碳耐火材料的热扩散系数随温度的变化呈指数降低,并满足关系式α=B+Aexp(-T/D)。含碳耐火材料热扩散系数与材料的组成和结构有关,石墨含量对热扩散系数影响最为显著,材料的热扩散系数随石墨含量的增加而增大;另外含碳耐火材料中氧化物的组成也会影响材料的热扩散系数。 展开更多
关键词 含碳耐火材料 热扩散系数 连铸
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微机控制的光热辐射技术测量金属的热扩散系数 被引量:2
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作者 王钦华 李佩赞 王磊 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 1995年第5期391-394,共4页
介绍用光热辐射技术测量材料热扩散系数的基本原理和微机控制测量装置.给出了几种常见金属材料热扩散系数的测量结果,并对影响测量结果的因素进行了讨论.实验结果表明,该技术是一种快速测量材料热学性质的有效手段.
关键词 光热辐射 微机控制 热扩散系数 测量 金属
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EB-PVD热障涂层热扩散系数测试方法及其影响因素 被引量:1
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作者 牟仁德 宋希文 +1 位作者 陶春虎 何利民 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期256-261,共6页
采用激光脉冲法研究电子束物理气相沉积(EB-PVD)热障涂层热扩散系数的测定,对测定结果进行误差分析,研究试样热处理状况和遮挡层对热扩散系数的影响。结果表明:随着测试温度升高,EB-PVD热障涂层的热扩散系数先减小再增大,但在25~1200... 采用激光脉冲法研究电子束物理气相沉积(EB-PVD)热障涂层热扩散系数的测定,对测定结果进行误差分析,研究试样热处理状况和遮挡层对热扩散系数的影响。结果表明:随着测试温度升高,EB-PVD热障涂层的热扩散系数先减小再增大,但在25~1200℃的测试温度范围内,变化幅度不大;在25℃时测试相对误差为4.6%,其余各温度的相对误差均小于1.5%;热扩散系数的变化与陶瓷材料的本征热导率随温度的变化以及涂层的微结构密切相关;热处理使涂层中产生了垂直于基体表面的微裂纹,部分热流通过微裂纹可直接到达涂层表面,导致热扩散系数增加;喷Au加石墨复合遮挡层的试样其热扩散系数比单一石墨遮挡层试样的低,主要是由于低发射率的Au减弱了辐射对传热的贡献。 展开更多
关键词 热扩散系数 热障涂层 电子束物理气相沉积 激光脉冲法
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应用激光引发热栅方法测量液体热扩散系数的研究 被引量:1
13
作者 汪军 陈之航 马丁.菲比希 《上海理工大学学报》 CAS 1998年第1期1-9,共9页
综述了流体工质导热系数及热扩散系数的各种测量技术,阐明了应用激光引发热栅方法测量液体热扩散系数的理论、实验装置和实验技术,给出了应用该方法测量液体以及液体混合物热扩散系数的一些典型结果,并与文献数据进行了比较。
关键词 导热系数 激光引发热栅 热扩散系数
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深冷处理对Cu-Al合金热扩散系数的影响 被引量:4
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作者 徐红 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2013年第10期208-209,共2页
采用热常数测试仪测试了深冷处理前后Cu-Al合金在25~600℃的热扩散系数,通过对比深冷处理前后Cu-Al合金热扩散系数的变化,探讨了深冷处理对Cu-Al合金热扩散系数的影响。结果表明:深冷处理前后Cu-Al合金在25~600℃的热扩散系数变化趋... 采用热常数测试仪测试了深冷处理前后Cu-Al合金在25~600℃的热扩散系数,通过对比深冷处理前后Cu-Al合金热扩散系数的变化,探讨了深冷处理对Cu-Al合金热扩散系数的影响。结果表明:深冷处理前后Cu-Al合金在25~600℃的热扩散系数变化趋势一致,深冷处理能增大Cu-Al合金热扩散系数,在400℃时,两者差值最大。 展开更多
关键词 Cu—Al合金 深冷处理 热扩散系数
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高温高压下钠长石集合体热扩散系数的实验研究 被引量:1
15
作者 陈刚 李和平 苗社强 《矿物学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期7-11,共5页
钠长石是组成地壳最重要的矿物之一,对其高温高压条件下导热性质的研究有助于认识地壳的热结构。本研究以高温高压瞬态平面热源法为基础,测量了钠长石集合体在0.5 GPa,1.0 GPa,2.0 GPa和285-973 K的热扩散系数。实验结果显示钠长石不同... 钠长石是组成地壳最重要的矿物之一,对其高温高压条件下导热性质的研究有助于认识地壳的热结构。本研究以高温高压瞬态平面热源法为基础,测量了钠长石集合体在0.5 GPa,1.0 GPa,2.0 GPa和285-973 K的热扩散系数。实验结果显示钠长石不同温度下的热扩散系数的压力系数介于4.8%-9.2%/GPa间,较其它硅酸盐矿物的4.0%高很多。在深部地壳环境下,由于压力的效应可以使钠长石的热导率比常压下高17%,因此在基于钠长石热导率计算地壳热结构时需要考虑压力的效应。 展开更多
关键词 钠长石 高温高压 热扩散系数 瞬态平面热源法
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5GPa压力处理后CuCrSeTeFe合金的热容与热扩散系数 被引量:3
16
作者 鲁妍 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2012年第16期48-49,共2页
利用热常数测试仪测试了CuCrSeTeFe合金经5GPa压力处理后在25~600℃的热容和热扩散系数,并分析了温度对CuCrSeTeFe合金热扩散系数和热容的影响。结果表明:在25~600℃内,CuCrSeTeFe合金的热扩散系数随温度的升高而逐渐增大,而热容在200... 利用热常数测试仪测试了CuCrSeTeFe合金经5GPa压力处理后在25~600℃的热容和热扩散系数,并分析了温度对CuCrSeTeFe合金热扩散系数和热容的影响。结果表明:在25~600℃内,CuCrSeTeFe合金的热扩散系数随温度的升高而逐渐增大,而热容在200~300℃内较高。 展开更多
关键词 CuCrSeTeFe合金 5GPa压力 热扩散系数 热容
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Cu2S相变过程中热扩散系数的精确测量和解析
17
作者 陈弘毅 史迅 +1 位作者 陈立东 仇鹏飞 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期1041-1046,共6页
材料发生相变时,其结构和物理性能可能会发生剧烈的变化。采用激光闪射法测量热扩散系数时,激光照射样品可能会伴随有光吸收/发射现象以及温度的显著升高,导致其测量值偏离真实值。本工作以Cu2S为研究对象,发现激光照射样品后,光吸收/... 材料发生相变时,其结构和物理性能可能会发生剧烈的变化。采用激光闪射法测量热扩散系数时,激光照射样品可能会伴随有光吸收/发射现象以及温度的显著升高,导致其测量值偏离真实值。本工作以Cu2S为研究对象,发现激光照射样品后,光吸收/发射的影响很小可以忽略,但样品温度的升高则会明显影响热扩散系数的测量。通过构建具有不同石墨层厚度的石墨/Cu2S双层结构,利用石墨层减弱激光照射时Cu2S样品的温度增加幅度,成功使热扩散系数出现显著降低的起始温度接近采用DSC测量材料发生相变的起始温度。本研究进一步建立了石墨/Cu2S双层结构样品的热流输运模型,从石墨/Cu2S双层结构样品的实验测试热扩散系数中解析出了Cu2S在相变区间的本征热扩散系数。本工作对于理解和精确表征具有相变特征的离子导体热电材料、光敏、热敏材料的热扩散系数具有重要的意义。 展开更多
关键词 热扩散系数 Cu2S 相变
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HT-7托卡马克等离子体电子热扩散系数与等离子体参数的关系
18
作者 张先梅 万宝年 《华东理工大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2004年第5期584-587,共4页
研究了HT-7托卡马克装置欧姆放电情况下电子热扩散系数χe的空间分布以及它与等离子体参数如等离子体中心弦平均密度、等离子体电流的关系。χe沿等离子体小半径的分布是逐渐增大,中心最低。χe在等离体1/2小半径处的数值随等离子体的... 研究了HT-7托卡马克装置欧姆放电情况下电子热扩散系数χe的空间分布以及它与等离子体参数如等离子体中心弦平均密度、等离子体电流的关系。χe沿等离子体小半径的分布是逐渐增大,中心最低。χe在等离体1/2小半径处的数值随等离子体的中心弦平均密度增大而降低,随等离子体电流的增大而增大。且硼化后的值比硅化后的值稍小一些。χe比INTOR定标小很多,但与欧姆放电情况下的Merezhkin定标以及Coppi-Mazzucato定标数值差不多。 展开更多
关键词 等离子体参数 电子 HT-7托卡马克装置 热扩散系数 半径 中心 硅化 托卡马克等离子体 放电
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加热温度对CuSeTeFe合金热扩散系数的影响
19
作者 鲁妍 薛云 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2008年第12期35-36,共2页
研究了加热温度对CuSeTeFe合金热扩散系数的影响。结果表明:CuSeTeFe的热扩散系数随加热温度的升高而逐渐降低,当温度从25℃升至400℃时,热扩散系数降低了16.35%。
关键词 CuSeTeFe合金 热扩散系数 加热温度
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薄膜热扩散系数的在线测试研究
20
作者 许高斌 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期88-92,97,共6页
提出了一种在线提取多晶硅薄膜热扩散系数的简单测量方法,测试结构可随表面器件工艺加工制作,无需附加工艺。通过分析两个长度不同、宽度与厚度相同梁的瞬态冷却特性,获取其冷却时的温度衰减时间常数,便可以提取出表面加工多晶硅薄膜的... 提出了一种在线提取多晶硅薄膜热扩散系数的简单测量方法,测试结构可随表面器件工艺加工制作,无需附加工艺。通过分析两个长度不同、宽度与厚度相同梁的瞬态冷却特性,获取其冷却时的温度衰减时间常数,便可以提取出表面加工多晶硅薄膜的热扩散系数。给出了瞬态冷却热电分析模型,综合考虑了梁冷却过程中各种散热因素即对流、辐射以及向衬底传热的影响。实验测得的该表面加工多晶硅薄膜热扩散系数是0.165 cm2s-1(方块电阻R□是116.25Ω)。理论分析和实验表明,该方法也能够实现其他工艺制作的导体薄膜热扩散系数的在线提取。 展开更多
关键词 多晶硅薄膜 热扩散系数 表面加工技术 在线提取
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