Mikro-raman spektroskopisi ile ince film termal iletkenlik hesaplaması için modifiye sayısal yöntem

İnce film malzemeleri son zamanlarda nano ve mikro ölçekli cihazlarda geniş uygulama yelpazesi nedeniyle büyük ilgi görmüştür. Bu cihazlarla ilgili termal sorunların üstesinden gelmek için, ince film malzemeleri, toplu muadilleriyle aynı termal özelliklere sahip olmadıklarından termal olarak karakterize edilmelidir. İnce film termal iletkenliklerini bulmak için çeşitli analitik ve deneysel teknikler kullanılır. Mikro-Raman spektroskopisi, tahribatsız ve temassız yapısı nedeniyle diğer optik termal iletkenlik ölçüm teknikleri arasında tercih edilen bir tekniktir. Ancak hem Raman lazerden lokalize ısı oluşumundan hem de sınırlarda fonon saçılmasından kaynaklanan termal boyut etkileri, mevcut yöntemlerle termal iletkenliklerin hatalı tahmin edilmesine neden olmaktadır. Bu çalışmada, Raman deneyi sırasındaki gerçek koşulları simüle etmek için gri fonon Boltzmann taşıma denklemi (BTE) kullanılmıştır. Geliştirilen sanal Raman deneyinden elde edilen ısıl iletkenlikler, daha sonra, mikron altı kalınlıklarda ısıl iletkenliğin çıkarılmasının, fonon yönlü enerji yoğunluklarından kaynaklanan levha boyunca azaltılmış BTE ısı akısı kullanılarak hesaplandığı basit bir levha modeli ile karşılaştırılır. Gri BTE modelinde tek fonon modunun frekans bağımsızlığı nedeniyle, yöntemimiz literatür verileriyle yeterli uyum sağlarken hesaplama süresinde çoğu teorik yöntemin önünde kalmaktadır. Sonuçlar, geliştirilen modelden elde edilen sonuçların, slab model sonuçları ve literatür değerleri ile uyumlu olduğunu göstermektedir.