[發明專利]一種納米尺度器件散熱特性的測試結構和測試方法

有效

• 申請號: 201210005993.2
• 申請日: 2012-01-10
• 公開（公告）號: CN102569261A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 黃如;林增明;王潤聲;鄒積彬;孫帥
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H01L23/544
• 分類號: H01L23/544;G01N21/65
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11360
• 代理人: 賈曉玲

1.一種納米尺度器件散熱特性的測試結構，包括源(1)、漏(2)、柵(3)三部分，其特征是，其中源(1)和漏(2)之間有一根懸空納米線(5)；柵(3)和漏(2)之間有絕緣層(6)；所述結構采用的是圍柵結構，即柵(3)將納米線(5)包圍起來，柵(3)的一端與一個接線板(4)相連。

2.如權利要求1所述的測試結構，其特征是，所述測試結構以SOI為襯底。

3.如權利要求1所述的測試結構，其特征是，所述絕緣層(6)為絕緣材料層或者空氣。

4.一種納米尺度器件散熱特性的測試方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)制作權利要求1所述的測試結構；

2)由源端開始一直到柵，每隔一段距離D在納米線上取一個點，采用高功率激光依次給納米線上各個點加熱，當整個系統進入穩態時收集各個點的拉曼光譜；

3)通過所測得的各個點的拉曼光譜的峰移，計算出每個點與源、漏端之間的溫差，進而求得每個點的溫度；

4)計算由柵這條路徑的總的熱阻R_THG和從柵到漏端之間的納米線熱阻R_THD；

5)比較R_THG和R_THD的大小，找出主要散熱路徑。

5.如權利要求4所述的測試方法，其特征是，步驟1)所述測試結構是在SOI襯底上制成的。

6.如權利要求4所述的測試方法，其特征是，步驟2)所述給各點加熱的步驟是在室溫條件下進行的。

7.如權利要求4所述的測試方法，其特征是，步驟2)所述高功率激光為打到納米線上的光斑功率為毫瓦量級的激光。

8.如權利要求4所述的測試方法，其特征是，步驟2)所述距離D＝0.5um。

9.如權利要求4所述的測試方法，其特征是，所述步驟4)，將所得的各個點的溫度T和該點距離源端和納米線連接處的距離X代入公式：

T＝P[R_TH1(R_TH2+R_TH3)]/(R_TH1+R_TH2+R_TH3)＝P(MX²+NX)

R_TH3＝R_THG//R_THD

其中R_TH1為激光打到的點到源端之間的納米線熱阻，R_TH2為激光打到的點到柵之間的納米線熱阻，R_TH3為由柵組成的散熱途徑和和由源端組成的散熱途徑總的熱阻，P為納米線吸收總熱量，X為打到納米線上的激光光斑中心到源端的距離，M、N為系數；確定系數M、N，根據上述公式計算出R_TH3，再由納米線熱阻公式計算出R_THD，進而計算出R_THG。

10.如權利要求4所述的測試方法，其特征是，步驟5)中，如果R_THG》R_THD，說明源端為主要散熱路徑，否則如果R_THG《R_THD，則說明柵是主要散熱路徑，如果R_THG與R_THD相當，則說明他們散熱的能力相當。