摘要：在传导冷却高温超导磁体系统中,超导磁饼热导率以及磁饼与导冷体之间的界面热阻是影响热输运的主要因素,也是传导冷却超导磁体系统热设计的难点。为了获得准确的热导率和界面热阻参数,根据Levenberg-Marquardt算法提出通过表面测温确定传导冷却超导磁体热输运参数的反演识别方法。搭建低温实验数据测试平台,建立高温超导磁饼三维各向异性热传导模型。利用反演算法对传导冷却Bi2223高温超导磁体在40~76K温区的各向异性热导率与界面热阻进行反演识别,并分析测温误差对识别结果的影响。研究成果将为超导磁体热输运参数的获取提供一种新思路。

摘要：氮化镓(GaN)基功率器件性能的充分发挥受到沉积GaN的衬底低热导率的限制,具有高热导率的化学气相沉积(CVD)金刚石,成为GaN功率器件热扩散衬底材料的优良选择。相关学者在高导热金刚石与GaN器件结合技术方面开展了多项技术研究,主要包括低温键合技术、GaN外延层背面直接生长金刚石的衬底转移技术、单晶金刚石外延GaN技术和高导热金刚石钝化层散热技术。对GaN功率器件散热瓶颈的原因进行了详细评述,并对上述各项技术的优缺点进行了系统分析和评述,揭示了各类散热技术的热设计工艺开发和面临的技术挑战,并认为低温键合技术具有制备温度低、金刚石衬底导热性能可控的优势,但是大尺寸金刚石衬底的高精度加工和较差的界面结合强度对低温键合技术提出挑战。GaN外延层背面直接生长金刚石则具有良好的界面结合强度,但是涉及到高温、晶圆应力大、界面热阻高等技术难点。单晶金刚石外延GaN技术和高导热金刚石钝化层散热技术则分别受到单晶金刚石尺寸小、成本高和工艺不兼容的限制。因此,开发低成本大尺寸金刚石衬底,提高晶圆应力控制技术和界面结合强度,降低界面热阻,提高金刚石衬底GaN器件性能方面,将是未来金刚石与GaN器件结合技术发展的重点。

摘要：大多数聚合物由于导热性差等缺点,限制了其在许多领域的应用,因此需要添加导热填料增强聚合物的导热性能,提高材料的使用价值。但是导热填料难以均匀分散到聚合物中,极大地制约了其在高性能热界面材料中的应用,所以需要对填料进行表面功能化,提高其分散性和降低填料与基体之间的界面热阻。无论表面功能化的类型如何,不可避免地都会减弱填料间的声子传递,通过化学气相沉积法、溶胶-凝胶法等方法设计结构可以显著降低填料颗粒间的界面接触热阻。构建三维导热连接网络是降低填料颗粒间界面热阻的一种有效可行的策略。

摘要：固体界面热阻是航空航天、低温与超导、微电子技术等领域中关注解决的基本科学问题,氮化铝陶瓷和金属铜被广泛应用于低温超导装置和集成电路芯片.该文基于氮化铝陶瓷与金属铜样品之间界面热阻的低温实验,应用MATLAB软件对实验数据进行回归分析,建立了氮化铝陶瓷与铜之间界面热阻与温度、压力等参数的回归分析仿真模型,仿真结果与实验数据有较好的一致性.该文研究结果对氮化铝陶瓷、铜应用于超导装置和集成电路芯片的传热设计、空间热控制具有重要意义.

摘要：采用非平衡分子动力学方法研究了[111]方向的Ni/Al层合结构的热传导性能.首先模拟了温度为300 K下[111]方向Ni/Al层合结构的热传导,通过分析界面处的声子态密度,发现交换热冷浴位置之后,层合结构的热参数基本没有变化,说明热冷浴的位置对结果影响不大.其次讨论了300 K下单层的Ni/Al层合结构的尺寸效应,计算结果表明随着系统尺寸的增大,界面热阻值逐渐减小并趋于平缓,并分别讨论了Ni和Al的热导率的尺寸效应;采用外推法计算了无限大系统下Ni和Al的声子热导率以及声子平均自由程,结合Wiedeman-Franz定律计算了Al和Ni的电子热导率,得到了Al和Ni的总热导率,并与实验值进行比较,结果与实验值在同一量级.然后讨论了传导方向为[001]和[110]时层合结构的界面热传导性,并和[111]方向的结果对比,发现界面热阻具有明显的各向异性.最后讨论了双周期层的Ni/Al层合结构的热传导性能,结果表明最靠近热浴的界面温度跳跃值最大,对应的界面热阻值最大,即对层合结构的热传导性能影响最大;与相同长度的单周期层结构对比,发现双周期层结构的热导率明显要小,因此可以通过增加材料的层数来提高隔热效果.

摘要：金刚石/铝复合材料由于其热物理性能卓越已然成为新一代电子封装材料的研究热点,然而,其性能实际上却由于诸多因素限制而难以达到理论预期。导热模型是一种根据复合材料基本参数预测复合材料热导率性能的手段,是指导复合材料性能提升的重要途径。主要阐述了当前常见的导热模型,并总结各模型的优缺点与适用性,以此来指导复合材料导热性能的设计。

摘要：硅基电子器件在高温、高功率、射频领域应用时面临热管理的挑战。为解决其散热和射频损耗问题,采用微转印技术在常温常压下将单晶硅薄膜转移至金刚石衬底上,制备出新型集成电路材料——金刚石上硅(SOD)。实验结果表明,转移的单晶硅薄膜表面平整、无明显损伤,保持了其原有的完整性。透射电子显微镜的观察结果进一步显示,金刚石与硅之间的界面结合紧密,不存在纳米级间隙。界面热阻测试结果显示,SOD样品的有效界面热阻(R_(EI))为30.30m^(2)·K/GW,明显优于SOI样品的R_(EI)(376.78m^(2)·K/GW)。该研究验证了SOD材料在热管理方面的潜力,也为未来新型硅基器件的设计与应用提供了参考。

摘要：在半导体工业,摩尔定律预测每过2年芯片上晶体管的数量就增加一倍,芯片运行的速度也会增加一倍。目前,超高的热流密度已成为摩尔定律面临的一个瓶颈。微纳结构利用尺寸效应、界面效应和新的材料构成体系,有可能为半导体工业提供颠覆性的技术解决方案。系统研究尺寸效应、应变场和温度场对声子和电子输运规律的影响以及结构相变或尺寸效应对Wiedemann-Franz定律的影响,可以精确理解声子、电子在微纳结构上的输运规律,从而为半导体工业寻找新材料提供精准的技术路线图。

摘要：以界面热阻仿真软件的开发为例,详细介绍了如何在VC++中通过调用MATLAB实现回归分析,为开发专用数理统计分析软件提供一条可靠性高、开发周期快的有效途径。

摘要：传统的脉冲激光时域热反射系统通常基于远场光学设计,对于微纳米材料热物性测量的空间分辨率约在3μm~10μm范围,不足以满足先进微电子器件和芯片的热物性测试要求.基于近场光学原理,本文研究了提升时域热反射系统空间分辨率的新颖技术方法,并建立了相应的实验系统.实验获得的微纳结构样品测量数据表明,基于近场技术的时域热反射系统对于微纳米材料热物性测量的空间分辨率可提升到1μm.该技术为微电子器件热设计和纳米尺度热输运机理研究提供了有效的实验手段.