物理学 > 应用物理
[提交于 2025年4月21日
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标题: 通过周期波形分析扩展时域热反射的低频极限
标题: Extending the Low-Frequency Limit of Time-Domain Thermoreflectance via Periodic Waveform Analysis
摘要: 时域热反射法(TDTR)是一种表征层状材料热性能的强大技术。然而,在低于 0.1 MHz 的调制频率下,脉冲累积效应限制了其有效性,使其难以准确测量低于 6 W/(m K) 的面内热导率。在这里,我们提出了一种基于周期波形分析的 TDTR(PWA-TDTR)方法,该方法通过最小程度修改常规设置,将可测量的频率范围扩展至 50 Hz。这一改进极大地提高了测量灵敏度,使得能够准确测量低至 0.2 W/(m K) 的面内热导率。我们通过使用 PWA-TDTR 测量聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和石英玻璃,验证了该技术,同时利用常规 TDTR 测量垂直方向上的热导率。结合这些方法,可以提取出热导率和体积热容,并且结果与文献值高度一致。此外,我们进一步展示了 PWA-TDTR 的多功能性,包括(1)薄液膜的热导率和热容量测量;以及(2)铌酸锂晶体中的深度分辨热导率剖面分析,揭示了深度达 100 微米的点缺陷引起的不均匀性。通过克服频率和灵敏度的限制,PWA-TDTR 显著扩展了 TDTR 的适用范围,使研究以前难以探究的材料和条件下的热传输特性成为可能。
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