JP2806765B2 - 熱伝導率測定装置および測定方法 - Google Patents
熱伝導率測定装置および測定方法Info
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- JP2806765B2 JP2806765B2 JP5292317A JP29231793A JP2806765B2 JP 2806765 B2 JP2806765 B2 JP 2806765B2 JP 5292317 A JP5292317 A JP 5292317A JP 29231793 A JP29231793 A JP 29231793A JP 2806765 B2 JP2806765 B2 JP 2806765B2
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- Japan
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、物質表面の熱伝導率を
測定するための熱伝導率測定装置およびその測定方法に
関する。
測定するための熱伝導率測定装置およびその測定方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、高空間分解能を有した、物質表面
の熱伝導率の変化量を測定する装置や器具は存在しなか
った。近年、アプライド フィジックス レター（Ａｐ
ｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．），第６２巻，第２０号，
第２５０１−２５０３頁，１９９３年に掲載されている
ように、原子間力顕微鏡の探針の温度を測定すること
で、ある程度の空間分解能を有した表面温度変化率測定
装置は存在しているものの、この装置はただ温度を測定
するだけのものであるので、物質の違いによる発熱量の
変化や吸熱量の変化は測定できるものの、熱伝導率の変
化は測定できない。
の熱伝導率の変化量を測定する装置や器具は存在しなか
った。近年、アプライド フィジックス レター（Ａｐ
ｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．），第６２巻，第２０号，
第２５０１−２５０３頁，１９９３年に掲載されている
ように、原子間力顕微鏡の探針の温度を測定すること
で、ある程度の空間分解能を有した表面温度変化率測定
装置は存在しているものの、この装置はただ温度を測定
するだけのものであるので、物質の違いによる発熱量の
変化や吸熱量の変化は測定できるものの、熱伝導率の変
化は測定できない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高空
間分解能を有した、物質表面の熱伝導率の変化量を測定
する装置とそれを用いた測定方法とを提供することにあ
る。
間分解能を有した、物質表面の熱伝導率の変化量を測定
する装置とそれを用いた測定方法とを提供することにあ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、探針と、探針
の先端近傍の温度測定手段とその温度の昇降手段とを含
む探針先端近傍の温度を試料より高い温度で一定に保持
する温度制御手段と、前記探針の位置制御手段と、測定
された前記探針先端近傍の温度とその温度制御に要した
熱量とを記録する手段と、試料台と、試料台上の試料の
温度測定手段とその温度の昇降手段とを含む試料の温度
を低温で一定に保持する温度制御手段とを含んでなる熱
伝導率測定装置および、それを用いて、前記探針を被測
定試料に接触させ、前記試料の温度を低温度一定に保ち
前記探針の温度を前記試料の温度より高温度一定に保持
した状態で、前記探針を前記試料表面に平行に移動さ
せ、位置毎に探針を一定温度に保つのに要した熱量を位
置と共に記録することを特徴とする測定方法である。
の先端近傍の温度測定手段とその温度の昇降手段とを含
む探針先端近傍の温度を試料より高い温度で一定に保持
する温度制御手段と、前記探針の位置制御手段と、測定
された前記探針先端近傍の温度とその温度制御に要した
熱量とを記録する手段と、試料台と、試料台上の試料の
温度測定手段とその温度の昇降手段とを含む試料の温度
を低温で一定に保持する温度制御手段とを含んでなる熱
伝導率測定装置および、それを用いて、前記探針を被測
定試料に接触させ、前記試料の温度を低温度一定に保ち
前記探針の温度を前記試料の温度より高温度一定に保持
した状態で、前記探針を前記試料表面に平行に移動さ
せ、位置毎に探針を一定温度に保つのに要した熱量を位
置と共に記録することを特徴とする測定方法である。
【０００５】
【作用】本発明は、探針と試料との間の熱のやりとりの
量を測定することを原理としている。探針先端の形状を
極端に変形させない程度の一定力で探針を試料の表面に
完全に接触させてもよいし、原子間顕微鏡のように単原
子同士の原子間力だけでも、熱のやりとりさえあればよ
い。
量を測定することを原理としている。探針先端の形状を
極端に変形させない程度の一定力で探針を試料の表面に
完全に接触させてもよいし、原子間顕微鏡のように単原
子同士の原子間力だけでも、熱のやりとりさえあればよ
い。
【０００６】熱のやりとりは、探針先端の熱伝導と接点
の熱伝導と試料の熱伝導とによって制限される。探針材
料に高比熱で高熱伝導率の材質を選べば、探針先端の影
響は小さくできる。本発明は熱伝導率を測定している
が、熱伝導率は比熱と密接な関係にある量なので、間接
的には比熱も測定できることになる。
の熱伝導と試料の熱伝導とによって制限される。探針材
料に高比熱で高熱伝導率の材質を選べば、探針先端の影
響は小さくできる。本発明は熱伝導率を測定している
が、熱伝導率は比熱と密接な関係にある量なので、間接
的には比熱も測定できることになる。
【０００７】試料の温度を１０Ｋ以下にすると比熱に対
する電子寄与分が大きくなり、電子比熱の変化を測定で
きるので、電子準位に関する情報が得られる。試料の温
度を１０Ｋ以上にすると比熱に対する格子振動寄与分が
大きくなり、格子の微細構造に関する情報が高空間分解
能で得られる。
する電子寄与分が大きくなり、電子比熱の変化を測定で
きるので、電子準位に関する情報が得られる。試料の温
度を１０Ｋ以上にすると比熱に対する格子振動寄与分が
大きくなり、格子の微細構造に関する情報が高空間分解
能で得られる。
【０００８】半導体や絶縁体では、探針に電圧を印加し
て試料に電界を加えることによって、さらに詳しい電子
準位や電界による格子の局所歪に関する情報が得られ
る。
て試料に電界を加えることによって、さらに詳しい電子
準位や電界による格子の局所歪に関する情報が得られ
る。
【０００９】
【実施例】本発明の一実施例を図を用いて説明する。図
１は、極低温に冷却・保持可能な試料台１，探針を兼ね
た熱電対２，探針を一定温度に保つためのヒータ３，探
針の位置を変えるためのステップモータ４，位置制御装
置５，ＰＩＤ制御装置６、記録表示装置７，真空チャン
バー８によって構成されている本発明の一実施例の模式
的ブロック図である。
１は、極低温に冷却・保持可能な試料台１，探針を兼ね
た熱電対２，探針を一定温度に保つためのヒータ３，探
針の位置を変えるためのステップモータ４，位置制御装
置５，ＰＩＤ制御装置６、記録表示装置７，真空チャン
バー８によって構成されている本発明の一実施例の模式
的ブロック図である。
【００１０】上記の一実施例の装置を用いた一測定例を
示す。試料９は、図２ａに示すように、ｐ型Ｓｉ基板１
５表面近傍に、イオン注入により形成したｎ型領域１７
とＡｌ層１６とを備えている。本実施例ではこの試料を
試料台１に銀ペーストで張り付け、８０Ｋに冷却した。
探針の熱電対２の温度を３００Ｋに保持した状態で試料
９と熱電対２との接点を移動し、位置毎にＰＩＤ制御装
置６のヒータ出力モニタ１４の信号を記録表示装置７で
記録した。記録された値を位置対ヒータ出力でグラフに
描くと図２（ｂ）のようになった。すなわち、表面状態
の差異による熱伝導率の変化が測定された。
示す。試料９は、図２ａに示すように、ｐ型Ｓｉ基板１
５表面近傍に、イオン注入により形成したｎ型領域１７
とＡｌ層１６とを備えている。本実施例ではこの試料を
試料台１に銀ペーストで張り付け、８０Ｋに冷却した。
探針の熱電対２の温度を３００Ｋに保持した状態で試料
９と熱電対２との接点を移動し、位置毎にＰＩＤ制御装
置６のヒータ出力モニタ１４の信号を記録表示装置７で
記録した。記録された値を位置対ヒータ出力でグラフに
描くと図２（ｂ）のようになった。すなわち、表面状態
の差異による熱伝導率の変化が測定された。
【００１１】上記の実施例では精密な高さ調整を行って
いないが、原子間力顕微鏡にみられるような精密な三次
元位置制御を行なうことにより、さらに空間分解能は向
上する。また、その際に、探針に鏡を取り付けてレーザ
ーの光の反射を利用して高さ制御を行う場合は、レーザ
ー光自身または別途赤外線を鏡に照射することで、ヒー
タ３の代替とする事もできる。
いないが、原子間力顕微鏡にみられるような精密な三次
元位置制御を行なうことにより、さらに空間分解能は向
上する。また、その際に、探針に鏡を取り付けてレーザ
ーの光の反射を利用して高さ制御を行う場合は、レーザ
ー光自身または別途赤外線を鏡に照射することで、ヒー
タ３の代替とする事もできる。
【００１２】
【発明の効果】物質表面の熱伝導率が高空間分解能で得
られる。
られる。
【図１】本発明の実施例を説明するための模試図ブロッ
ク図である。
ク図である。
【図２】実施例に用いた試料の断面図および測定例を示
す図である。
す図である。
１ 試料台 ２ 熱電対 ３ ヒータ ４ ステップモータ ５ 位置制御装置 ６ ＰＩＤ制御装置 ７ 記録表示装置 ８ 真空チャンバー ９ 試料 １４ ヒータ出力モニタ １５ ｐ型Ｓｉ基板 １６ Ａｌ層 １７ イオン注入ｎ型領域
Claims (3)
- 【請求項１】探針と、前記探針の先端近傍の温度測定手
段とその温度の昇降手段とを含む前記探針の先端近傍の
温度を試料より高い温度で一定に保持する温度制御手段
と、 前記探針の位置制御手段と、 測定された前記探針先端近傍の温度とその温度制御に要
した熱量とを記録する手段と、 試料台と、前記試料台上の試料の温度測定手段ととその
温度の昇降手段とを含む前記試料の温度を低温で一定に
保持する温度制御手段とを含んでなる熱伝導率測定装
置。 - 【請求項２】請求項１記載の熱伝導率測定装置を用い
て、前記探針を被測定試料に接触させ、前記試料の温度
を低温度に一定に保ち前記探針の温度を前記試料の温度
より高温度一定に保持した状態で、前記探針を前記試料
表面に平行に移動させ、位置毎に探針を一定温度に保つ
のに用した熱量を位置と共に記録することを特徴とする
熱伝導率測定方法。 - 【請求項３】 請求項２記載の熱伝導率測定方法におい
て、 前記探針から前記被測定試料に電界を加えることを特徴
とする熱伝導率測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5292317A JP2806765B2 (ja) | 1993-11-24 | 1993-11-24 | 熱伝導率測定装置および測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5292317A JP2806765B2 (ja) | 1993-11-24 | 1993-11-24 | 熱伝導率測定装置および測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07146265A JPH07146265A (ja) | 1995-06-06 |
| JP2806765B2 true JP2806765B2 (ja) | 1998-09-30 |
Family
ID=17780215
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5292317A Expired - Lifetime JP2806765B2 (ja) | 1993-11-24 | 1993-11-24 | 熱伝導率測定装置および測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2806765B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5461917B2 (ja) * | 2009-08-12 | 2014-04-02 | 株式会社日立ハイテクサイエンス | 軟化点測定装置および熱伝導測定装置 |
| CN106018473A (zh) * | 2016-07-15 | 2016-10-12 | 东华大学 | 一种保暖服装材料热阻快速测试装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2567441B2 (ja) * | 1988-02-05 | 1996-12-25 | 住友電気工業株式会社 | 熱伝導率の測定方法、測定装置およびサーミスタ |
| US5081869A (en) * | 1989-02-06 | 1992-01-21 | Alcan International Limited | Method and apparatus for the measurement of the thermal conductivity of gases |
| US4941753A (en) * | 1989-04-07 | 1990-07-17 | International Business Machines Corp. | Absorption microscopy and/or spectroscopy with scanning tunneling microscopy control |
-
1993
- 1993-11-24 JP JP5292317A patent/JP2806765B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07146265A (ja) | 1995-06-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19960402 |