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飞秒激光热反射系统测量金属薄膜中的热波

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王海东, 马维刚, 张兴, 王玮. 2010: 飞秒激光热反射系统测量金属薄膜中的热波, 物理学报, 59(6): 3856-3862.
引用本文: 王海东, 马维刚, 张兴, 王玮. 2010: 飞秒激光热反射系统测量金属薄膜中的热波, 物理学报, 59(6): 3856-3862.
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Wang Hai-Dong, Ma Wei-Gang, Zhang Xing, Wang Wei. 2010: Measurement of the thermal wave in metal films using femtosecond laser thermoreflectance system, Acta Physica Sinica, 59(6): 3856-3862.
Citation: Wang Hai-Dong, Ma Wei-Gang, Zhang Xing, Wang Wei. 2010: Measurement of the thermal wave in metal films using femtosecond laser thermoreflectance system, Acta Physica Sinica, 59(6): 3856-3862.
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飞秒激光热反射系统测量金属薄膜中的热波

  • 清华大学航天航空学院,热科学与动力工程教育部重点实验室,北京,100084

  • 北京大学微电子学研究院,北京,100871

Measurement of the thermal wave in metal films using femtosecond laser thermoreflectance system

  • 摘要: 金属材料中的热波现象可以利用包含电子弛豫时间影响的双曲两步模型进行理论分析.通过飞秒激光热反射实验系统对金属薄膜材料进行了测量.利用偏振分光棱镜将飞秒激光分成抽运光和探测光,其中较强的抽运光用于加热金属薄膜而较弱的探测光用于探测薄膜表面反射率随时间的变化,两柬光之间的光程差通过步进电机进行精确控制.利用金属薄膜反射率和电子温度的正比例关系就可以得到电子温度随时间的变化规律.实验发现在加热激光脉冲过后的电子温度下降区间会出现另一个较弱的电子温度波峰,并利用相同厚度的两块金属薄膜样品重复测量对实验结果进行了验证.理论上这一现象可以解释为金属薄膜中热波在背面反射的结果,并且实验结果和双曲两步模型给出的热波理论计算结果相符合.根据实验结果计算出热波传递速度约为5×105m/s,对应的电子弛豫时间为60 fs.
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出版历程
  • 刊出日期:  2010-06-30

飞秒激光热反射系统测量金属薄膜中的热波

  • 清华大学航天航空学院,热科学与动力工程教育部重点实验室,北京,100084
  • 北京大学微电子学研究院,北京,100871

摘要: 金属材料中的热波现象可以利用包含电子弛豫时间影响的双曲两步模型进行理论分析.通过飞秒激光热反射实验系统对金属薄膜材料进行了测量.利用偏振分光棱镜将飞秒激光分成抽运光和探测光,其中较强的抽运光用于加热金属薄膜而较弱的探测光用于探测薄膜表面反射率随时间的变化,两柬光之间的光程差通过步进电机进行精确控制.利用金属薄膜反射率和电子温度的正比例关系就可以得到电子温度随时间的变化规律.实验发现在加热激光脉冲过后的电子温度下降区间会出现另一个较弱的电子温度波峰,并利用相同厚度的两块金属薄膜样品重复测量对实验结果进行了验证.理论上这一现象可以解释为金属薄膜中热波在背面反射的结果,并且实验结果和双曲两步模型给出的热波理论计算结果相符合.根据实验结果计算出热波传递速度约为5×105m/s,对应的电子弛豫时间为60 fs.

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