Optimized photoacoustic gas-microphone cell for semiconductor materials thermal conductivity monitoring

П.О. Ліщук

doi:10.15330/pcss.22.2.321-327

Автор(и)

П.О. Ліщук Київський національний університет імені Тараса Шевченка

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.22.2.321-327

Ключові слова:

фотоакустичний газомікрофонний метод, коефіцієнт теплопровідності, монокристалічний кремній, леговані напівпровідники

Анотація

В роботі представлено результати дослідження теплопровідності напівпровідникових матеріалів фотоакустичним (ФА) газомікрофонним (ГМ) методом. Акцентується увага на важливості проектування ФА ГМ комірки та нормування інформативного сигналу, як необхідної вимоги для мінімізації паразитних сигналів, спричиненими як особливостями геометрії ФА комірки, так і внеском електронних компонентів експериментального стенду. Запропонована методика дозволяє швидко та надійно оцінювати теплопровідність різних напівпровідникових матеріалів для кращого розуміння та прогнозування теплового транспорту у таких структурах для їх технологічних застосувань. Для перевірки запропонованого методу діагностики проводився аналіз теплофізичних властивостей монокристалічного кремнію з різним рівнем легуючої домішки бору. Отримані залежності теплопровідності від рівня легуючої домішки добре узгоджуються з відомими літературними даними. Таким чином, результати, отримані в цій роботі, важливі з практичної точки зору.

Посилання

L. Canham, Handbook of Porous Silicon Leigh Canham Springer, 2015 http://www.springer.com/us/book/9783319057439%5Cnfiles/197/9783319057439.html.

M. Lee, J. Supercond. Nov. Magn. 33, 253 (2020) https://doi.org/10.1007/s10948-019-05268-5.

K. Termentzidis, M. Isaiev, A. Salnikova, I. Belabbas, D. Lacroix, J. Kioseoglou, Phys. Chem. Chem. Phys. 20, 5159 (2018) https://doi.org/10.1039/C7CP07821H.

P. Lishchuk, A. Dekret, A. Pastushenko, A. Kuzmich, R. Burbelo, A. Belarouci, V. Lysenko, M. Isaiev, Int. J. Therm. Sci. 134, 317 (2018) https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2018.08.015.

K. Dubyk, L. Chepela, P. Lishchuk, A. Belarouci, D. Lacroix, M. Isaiev, Appl. Phys. Lett. 115, 021902 (2019) https://doi.org/10.1063/1.5099010.

V. Kuryliuk, O. Nepochatyi, P. Chantrenne, D. Lacroix, M. Isaiev, J. Appl. Phys. 126, 055109 (2019) https://doi.org/10.1063/1.5108780.

K. Dubyk, T. Nychyporuk, V. Lysenko, K. Termentzidis, G. Castanet, F. Lemoine, D. Lacroix, M. Isaiev, J. Appl. Phys. 127 (2020) 225101. https://doi.org/10.1063/5.0007559.

M. Isaiev, X. Wang, K. Termentzidis, D. Lacroix, Appl. Phys. Lett. 117, 033701 (2020) https://doi.org/10.1063/5.0014680.

R. Burbelo, D. Andrusenko, M. Isaiev, A. Kuzmich, Arch. Met. Mater. 56, 1157 (2011) https://doi.org/10.2478/v10172-011-0129-2.

H. Wang, M. Sen, Int. J. Heat Mass Transf. 52, 2102 (2009) https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2008.10.020.

M. Ruoho, K. Valset, T. Finstad, I. Tittonen, Nanotechnology 26, 195706 (2015) https://doi.org/10.1088/0957-4484/26/19/195706.

S. Alekseev, D. Andrusenko, R. Burbelo, M. Isaiev, A. Kuzmich, J. Phys. Conf. Ser. 278, 012003 (2011) https://doi.org/10.1088/1742-6596/278/1/012003.

K. Dubyk, A. Pastushenko, T. Nychyporuk, R. Burbelo, M. Isaiev, V. Lysenko, J. Phys. Chem. Solids 126, 267 (2019) https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2018.12.002.

M. Isaiev, P.J. Newby, B. Canut, A. Tytarenko, P. Lishchuk, D. Andrusenko, S. Gomès, J.-M. Bluet, L.G. Fréchette, V. Lysenko, R. Burbelo, Mater. Lett. 128, 71 (2014) https://doi.org/10.1016/j.matlet.2014.04.105.

M. Isaiev, S. Tutashkonko, V. Jean, K. Termentzidis, T. Nychyporuk, D. Andrusenko, O. Marty, R.M. Burbelo, D. Lacroix, V. Lysenko, Appl. Phys. Lett. 105, 031912 (2014) https://doi.org/10.1063/1.4891196.

D. Andrusenko, M. Isaiev, A. Kuzmich, V. Lysenko, R. Burbelo, Nanoscale Res. Lett. 7, 1 (2012) https://doi.org/10.1186/1556-276X-7-411.

M. Isaiev, D. Andrusenko, A. Tytarenko, A. Kuzmich, V. Lysenko, R. Burbelo, Int. J. Thermophys (2014) https://doi.org/10.1007/s10765-014-1652-y.

R.W. Jones, J.F. McClelland, Appl. Spectrosc. 55, 1360 (2001) (https://doi.org/10.1366/0003702011953487).

X. Wang, B. Cola, T. Bougher, S. Hodson, T. Fisher, X. Xu, Annu. Rev. Heat Transf. (2012) https://doi.org/10.1615/AnnualRevHeatTransfer.2012004780.

S. Alekseev, D. Andrusenko, R. Burbelo, M. Isaiev, a Kuzmich, J. Phys. Conf. Ser. 278, 012003 (2011) https://doi.org/10.1088/1742-6596/278/1/012003.

D. Andrusenko, M. Isaiev, A. Tytarenko, V. Lysenko, R. Burbelo, Microporous Mesoporous Mater. 194, 79 (2014) https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2014.03.045.

J. Pelzl, K. Klein, O. Nordhaus, Appl. Opt. 21, 94 (1982) https://doi.org/10.1364/AO.21.000094.

Q. Shen†, T. Takahashi, T. Toyoda, Anal. Chem. 17, 281 (2001).

A. Rosencwaig, A. Gersho, J. Appl. Phys. 47, 64 (1976) https://doi.org/10.1063/1.322296.

P. Lishchuk, D. Andrusenko, M. Isaiev, V. Lysenko, R. Burbelo, Int. J. Thermophys. 36, 2428 (2015) https://doi.org/10.1007/s10765-015-1849-8.

M. Asheghi, K. Kurabayashi, R. Kasnavi, K.E. Goodson, J. Appl. Phys. 91, 5079 (2002) https://doi.org/10.1063/1.1458057.

M.G. Burzo, P.L. Komarov, P.E. Raad, Non-contact thermal conductivity measurements of p-doped and n-doped gold covered natural and isotopically-pure silicon and their oxides, in: 5th Int. Conf. Therm. Mech. Simul. Exp. Microelectron. Microsystems, 2004. EuroSimE 2004. Proc., IEEE, (2004). Р. 269. https://doi.org/10.1109/ESIME.2004.1304050.

P. Lishchuk, M. Isaiev, L. Osminkina, R. Burbelo, T. Nychyporuk, V. Timoshenko, Phys. E Low-Dimensional Syst. Nanostructures 107, 131 (2019) https://doi.org/10.1016/j.physe.2018.11.016.

A.I. Tytarenko, D.A. Andrusenko, A.G. Kuzmich, I.V. Gavril’chenko, V.A. Skryshevskii, M.V. Isaiev, R.M. Burbelo, Tech. Phys. Lett. 40, 188 (2014) https://doi.org/10.1134/S1063785014030146.

M.A. Green, Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 92, 1305 (2008) https://doi.org/10.1016/j.solmat.2008.06.009.