RU2737341C1 - Устройство для измерения термо-ЭДС тонких пленок - Google Patents
Устройство для измерения термо-ЭДС тонких пленок Download PDFInfo
- Publication number
- RU2737341C1 RU2737341C1 RU2020122692A RU2020122692A RU2737341C1 RU 2737341 C1 RU2737341 C1 RU 2737341C1 RU 2020122692 A RU2020122692 A RU 2020122692A RU 2020122692 A RU2020122692 A RU 2020122692A RU 2737341 C1 RU2737341 C1 RU 2737341C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- substrate
- film
- emf
- measuring
- distance
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
- G01N25/20—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity
- G01N25/22—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity on combustion or catalytic oxidation, e.g. of components of gas mixtures
- G01N25/28—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity on combustion or catalytic oxidation, e.g. of components of gas mixtures the rise in temperature of the gases resulting from combustion being measured directly
- G01N25/30—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity on combustion or catalytic oxidation, e.g. of components of gas mixtures the rise in temperature of the gases resulting from combustion being measured directly using electric temperature-responsive elements
- G01N25/32—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity on combustion or catalytic oxidation, e.g. of components of gas mixtures the rise in temperature of the gases resulting from combustion being measured directly using electric temperature-responsive elements using thermoelectric elements
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения термо-ЭДС в тонких пленках металлических, полупроводниковых термоэлектрических материалов. Сущность: устройство для измерения термо-ЭДС тонких пленок длиной L и шириной S, содержит термопары и средства для замера ЭДС. Пленка симметрично размещена на неметаллической подложке, имеющей длину L+2d, где d - расстояние от края пленки до края подложки, d=0,05-0,15L. Ширина подложки составляет S+2s, где s расстояние от края пленки до края подложки по ширине подложки, s=0,15-0,5S. На расстоянии Н под одним из краев подложки размещен источник света, где H=2-5S. Спаи термопар закреплены на противоположных сторонах пленки на расстоянии ll от ее краев, где ll=0,05-0,2L. 1 ил.
Description
Изобретение относится к измерительной технике и является устройством для измерения термо-ЭДС в тонких пленках металлических, полупроводниковых и термоэлектрических материалов.
Известны устройства для измерения термо-ЭДС материалов, содержащие горячие и холодные зонды, нагревательный элемент для создания градиента температуры в образце и датчики температуры при измерении термо-ЭДС (RU №979974, RU №167045). В известных устройствах недостатком является создание большого градиента температуры за счет применения резистивных нагревателей, что является неприемлемым для маломощного регулирования градиента температуры при измерении термо-ЭДС тонких пленок, имеющих малую массу.
Наиболее близким по конструктивным особенностям является дифференциальный метод измерения термо-ЭДС [А.Т. Бурков и др. Методы и устройства измерения термоэдс и электропроводности термоэлектрических материалов при высоких температурах, Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 2015, том 15, №2, с. 173-195] (прототип). В этом устройстве для создания градиента температуры вдоль образца к противоположным его концам закреплены нагреватель и холодильник. Перепад температуры между двумя точками на образце измеряется двумя термопарами, а термо-ЭДС между двумя одноименными ветвями термопар.
Недостатком этого устройства является наличие нагревателя и холодильника, которые не позволяют обеспечить получение низкого градиента температуры в несколько К/см в тонких пленках.
Задачей изобретения является создание заданного низкого градиента температуры в тонких пленках при измерении термо-ЭДС. Это достигается фиксированием тонкой пленки на подложке, один конец которой освещается с противоположной стороны крепления пленки, что обеспечивает получение низкого градиента температуры в подложке и, соответственно, в пленке.
Техническим результатом является измерение термо-ЭДС в тонких пленках металлических, полупроводниковых и термоэлектрических материалов.
Указанные техническая задача и результат достигаются благодаря тому, что устройство для измерения термо-ЭДС тонких пленок, содержащее термопары и средства измерения напряжения, дополнительно содержит подложку, на которой закреплен измеряемый образец и источник света, освещающий один конец поверхности подложки с противоположной стороны крепления пленки.
Существо изобретения поясняется схемой на фиг.
Устройство содержит подложку 1 с закрепленной на ней измеряемой пленкой 2, две термопары 3 и 4 для измерения температур T1 и Т2, два средства измерения напряжения на термопарах 5 и 6, третье средство измерения напряжения 7 между одноименными ветвями термопар и источник света 8. Данный измерительный прибор фиксируется в специальном корпусе расположенном отдельно от средств измерения напряжения.
Длина подложки 1 составляет 1.1-1.3 длины пленки L, а ее ширина 0,15-0,5 ширины пленки S. Пленка крепится на подложке симметрично таким образом, чтобы от краев пленки до краев подложки были одинаковые расстояния вдоль длины d и между боковыми краями s. Источник света 8 освещает нижнюю поверхность подложки 1 на расстоянии d от одного из концов подложки 1 до ближайшего края пленки. Расстояние d составляет 0.05-0.15 длины пленки L. При расстоянии d меньше 0.05 источник света 8 не будет освещать подложку, что не позволит получить заданный градиент температуры для измерения термо-ЭДС. При расстоянии d больше 0.15 L длины пленки источник света 8 будет освещать подложку, нагревая ее под пленкой, что создаст условия получения градиента выше заданного и завышенного значения термо-ЭДС. Расстояние Н от источника света до подложки 1 составляет 2-5 ширины пленки S. При расстоянии Н меньше 2S источник света будет освещать площадь подложки меньше ширины пленки, создавая неравномерное ее нагревание и повышение температуры выше оптимальной, что снизит достоверность измерения термо-ЭДС. При расстоянии Н больше 5S источник света будет освещать больше оптимальной площадь подложки, что не позволит создать заданный градиент температуры для измерения термо-ЭДС.
Измерительные термопары 3 и 4 фиксируются на верхней поверхности пленки на расстояниях l1 и l2 от краев пленки. Величина расстояний фиксирования термопар l1 и l2 составляет 0.05-0.2 длины пленки L. При расстояниях от краев пленки l1 и l2 меньше 0.05 L возникают краевые эффекты, влияющие на процессы электропереноса носителей заряда, что не позволит получить достоверные данные. При расстояниях больше 0.2 L значительно уменьшится расстояние между термопарами и величина падения напряжения, что существенно уменьшит точность измерения данных.
Устройство функционирует следующим образом.
На подложку 1 крепят пленку 2 таким образом, чтобы расстояния между краями пленки и подложки были в пределах значений d. Затем на верхней поверхности пленки фиксируют термопары 3 и 4 на расстояниях S1 и S2 от краев пленки. Затем включение источника света 8 нагревает один из концов подложки и создает заданный градиент температуры вдоль подложки и, соответственно, пленки. Величина градиента температуры определяется путем измерения ЭДС на термопарах 3 и 4 средствами измерения напряжения 5 и 6. Термо-ЭДС измеряется средством измерения напряжения 7 между одноименными ветвями термопар 3 и 4 одновременно с измерением ЭДС на термопарах. Одновременное измерение температур и термо-ЭДС обеспечивает высокую точность измерения термо-ЭДС в пленках.
Пример осуществления изобретения.
Для измерения термо-ЭДС пленку висмута толщиной 50 мкм с размерами 20×3×0,05 мм3 фиксировали на пластмассовой подложке с размерами 26×6×2 мм3 таким образом, чтобы между концами пленки висмута вдоль ее длины и концами пластмассовой подложки были одинаковые расстояния равные 3 мм и между боковыми краями расстояния 1,5 мм. Включение осветителя нагревает один конец пластмассовой подложки, создавая воль нее градиент температуры. После достижения заданного градиента температуры вдоль образца с помощью измерителей напряжения измеряют температуру термопар, а между одноименными проволоками термопар - термо-ЭДС. В результате измеренная величина терм-ЭДС делится на разность температур и определяется дифференциальная термо-ЭДС, которая является справочной величиной для всех материалов.
Проведенные измерения термо-ЭДС тонких пленок в предлагаемом устройстве подтверждают его промышленную применимость.
Claims (4)
- Устройство для измерения термо-ЭДС тонких пленок длиной L и шириной S, содержащее термопары, спаи которых закреплены на противоположных сторонах пленки, и средства для замера ЭДС, отличающееся тем, что пленка симметрично размещена на неметаллической подложке, имеющей длину L+2d, где d - расстояние от края пленки до края подложки, d=0,05-0,15 L;
- ширина подложки составляет S+2s, где s расстояние от края пленки до края подложки по ширине подложки, s=0,15-0,5 S;
- на расстоянии Н под одним из краев подложки размещен источник света, где H=2-5S,
- причем спаи термопар закреплены на пленке на расстоянии ll от ее краев, где ll=0,05-0,2 L.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020122692A RU2737341C1 (ru) | 2020-07-09 | 2020-07-09 | Устройство для измерения термо-ЭДС тонких пленок |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020122692A RU2737341C1 (ru) | 2020-07-09 | 2020-07-09 | Устройство для измерения термо-ЭДС тонких пленок |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2737341C1 true RU2737341C1 (ru) | 2020-11-27 |
Family
ID=73543704
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020122692A RU2737341C1 (ru) | 2020-07-09 | 2020-07-09 | Устройство для измерения термо-ЭДС тонких пленок |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2737341C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU407218A1 (ru) * | 1972-03-21 | 1973-11-21 | А. Ф. Чудновский , Л. Н. Морозов Агрофизический научно исследовательский институт | |
SU979974A1 (ru) * | 1975-02-03 | 1982-12-07 | Предприятие П/Я Г-4367 | Устройство дл измерени термо-ЭДС материалов |
JP2000074862A (ja) * | 1998-08-28 | 2000-03-14 | Sharp Corp | 交流加熱によるゼーベック係数の測定方法およびこれに用いる測定用サンプルの構造 |
JP2009042127A (ja) * | 2007-08-10 | 2009-02-26 | Toyota Motor Corp | 薄膜状試料の測定方法 |
-
2020
- 2020-07-09 RU RU2020122692A patent/RU2737341C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU407218A1 (ru) * | 1972-03-21 | 1973-11-21 | А. Ф. Чудновский , Л. Н. Морозов Агрофизический научно исследовательский институт | |
SU979974A1 (ru) * | 1975-02-03 | 1982-12-07 | Предприятие П/Я Г-4367 | Устройство дл измерени термо-ЭДС материалов |
JP2000074862A (ja) * | 1998-08-28 | 2000-03-14 | Sharp Corp | 交流加熱によるゼーベック係数の測定方法およびこれに用いる測定用サンプルの構造 |
JP2009042127A (ja) * | 2007-08-10 | 2009-02-26 | Toyota Motor Corp | 薄膜状試料の測定方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Linseis et al. | Platform for in-plane ZT measurement and Hall coefficient determination of thin films in a temperature range from 120 K up to 450 K | |
US20100088060A1 (en) | Apparatuses and methods for measuring and controlling thermal insulation | |
KR870008174A (ko) | 유체상태의 계측 방법 | |
US3045473A (en) | Apparatus for measuring thermal conductivity | |
RU2737341C1 (ru) | Устройство для измерения термо-ЭДС тонких пленок | |
US5792667A (en) | Process and a device for the detection of surface plasmons | |
Azerou et al. | Thin film heat flux sensors for accurate transient and unidirectional heat transfer analysis | |
JP2005345385A (ja) | 特性測定用器具および特性測定方法 | |
US9285279B2 (en) | Electronic thermometry in tunable tunnel junction | |
JP2008224496A (ja) | 熱物性測定装置、および熱物性測定方法 | |
RU2594388C2 (ru) | Способ определения коэффициента теплопроводности жидких теплоизоляционных покрытий | |
RU2178166C2 (ru) | Способ комплексного определения теплофизических характеристик твердых и дисперсных материалов | |
Suleiman | Alternative fitting procedures to enhance the performance of resistive sensors for thermal transient measurements | |
JP4042816B2 (ja) | 水分量検知センサー | |
Baiyong et al. | A two-dimensional flow sensor using integrated silicon spreading-resistance temperature detectors | |
CN108627283A (zh) | 一种基于温度外推法的薄膜热电偶静态特性标定方法 | |
Jacovelli et al. | The Thermocouple Revisited: The Thomson Effect | |
RU2762534C1 (ru) | Способ определения коэффициента теплопередачи материалов и устройство для его осуществления | |
RU2452983C1 (ru) | Градиентометр | |
Peng et al. | Novel optical sensor for simultaneous measurement of liquid concentration and temperature | |
RU188630U1 (ru) | Установка для определения ширины запрещенной зоны полупроводника по температурной зависимости обратного тока диодов | |
Spièce et al. | Thermoelectric Phenomena in Graphene Constrictions | |
SU1684642A1 (ru) | Устройство боковой тепловой защиты образца при теплофизических исследовани х | |
RU2550699C1 (ru) | Цифровой датчик теплового потока | |
Bochegov et al. | Technical devices for the direct measurement of the thermal conductivity of solids |