Conductivité thermique de la membraneConductivité thermique de la membraneEdit
Sommaire
aucun titreConclu : grande disparité des conductivités des différentes membranes mesurées.
Selon l'article Measurements of thermal transport in low stress silicon nitride films, le scattering de surface domine à basse température (<4K), des mesures effectuées sur plusieurs échantillons montrent que la conductivité de la membrane est étroitement liée à son état de surface. Autre résultat interessant de cet article : Sur un échantillon, la conductivité thermique G est divisé par 10 quand le rapport Aire/longueur divisé par deux losque les l'échantillons est structuré.
Si la conduction par les électrodes de Nb prédomine sur celle de la membrane dans le bolomètre de l'article Composite infrared bolometers with Si3N4 micromesh absorbers, elle devrait être négligeable dans QUBIC, le rapport Aire/longueur des électrodes de Nb étant de deux ordres de grandeur plus petit que les pieds de la membrane Si3N4.
NbSi thin film bolometers on silison nitride membranes performance : Application to the Olimpo expériments DRTBT 2003 fait la synthèse des conductivités thermique de différents dispositifs d'origine variées.
Si je devais parier sur la conductivité des membranes de QUBIC je dirais entre 50 et 100pW/K à 150mK pour une membrane de 500nm d'épaisseur et entre 500 et 1000 pW/K à 300mK pour une membrane de 1micron d'épaisseur. Etant donné le forte dépendance à l'état de surface, et donc au différent traitement vu par la membrane (dépôt-lift-plasma) je serai tentée de fabriquer un échantillon de test contenant les éléments necessaire pour déterminer expérimentalement la conductivité des membranes. J'y ferai varier l'épaisseur des bras des membranes pleine et la taille des trous des bras struturés.
Attention aussi à la gravure RIE inhomogène du Si3N4, plus importante en périphérie du wafer qu'au centre (celà semble être commun à tout procédé de gravure RIE) Il pourrait être necessaire
| Article | Caractéristiques géométiques de la membrane Si3N4 A/E (m) | A/E(m) | Conductivité thermique de la membrane Si3N4 à 100mK | Conductivité thermique de la membrane Si3N4 à 150mK | Conductivité thermique de la membrane Si3N4 à 300mK | Conductivité thermique de la membrane Si3N4 à 570mK |
| Measurements of thermal transport in low stress silicon nitride films | 2,5.10-5 m 2,7.10-5 m 6,5.10-5 m table 1 | 4,4.10-9 W/K 6,5.10-9 W/K 1,5.10-8 W/K fig 1 | 2.10-8 W/K 3,4.10-8 W/K 5,4.10-8 W/K fig 1 | |||
| Composite infrared bolometers with Si3N4 micromesh absorbers | structure type spider's web épaisseur : 1microns 8 à 16 bras long radial : 1mm par 5 μm bras de l'absorbeur : 200 μm par 4 μm fig 1 et table 1 | 6 à 10.10-8m bras uniquement | <1.10-12 W/K table 3 | <3.10-12 W/K | <2.10-11 W/K table 3 | |
| CRTBT Camus | Leti 1x1mm 100nm Leti 1x1mm 100nm CSNSM 5x5mm 100nm Leivo 0,4x0,4mm 200nm Leivo/4beams 100x25μm 200nm Spider Web/8 beams | 1.10-7m 1.10-7m 1.10-7m 2.10-7m 2.10-7m 3,2.10-8m | ||||
| Th.Martino |
4 bras dans les angles : 140 μm par 700 μm 4 bras centraux : 100 μm par 500 μm épaisseur : 500nm A/E = 2.10-5 m | 2,5.10-10 W/K | ||||
| Silicon nitride micromesh bolometer array for submillimeter astrophysics |
| Article | Conductance thermique Si3N4 à 150mK | Conductance thermique Si3N4 à 300mK | Conductivité membrane QUBIC (500nm) à 150mK | Conductivité à de la membrane QUBIC (500nm) à 300mK | Conductivité à de la membrane QUBIC (1micron) à 300mK |
| Measurements of thermal transport in low stress silicon nitride films | 1,7.10-4 W/K/m 2,4.10-4 W/K/m 2,3.10-4 W/K/m | 8,0.10-4 W/K/m 1,3.10-3 W/K/m 8,4.10-4 W/K/m | 52 pW/K 72 pW/K 69 pW/K | 240 pW/K 377 pW/K 251 pW/K | 480 pW/K 753 pW/K 502 pW/K |
| Composite infrared bolometers with Si3N4 micromesh absorbers | 9-15 pW/K 50pW/K Stefanos | 60-100 pW/K <333pW/K | 120-200 pW/K <667pW/K | ||
| Th.Martino |
| Article | Caractéristiques géométiques du film en Nb | Conductivité thermique de ce film à 300mK | Conductance du Nb à 300mK | Caractéristiques géométiques du film en Nb | Conductivité thermique électrodes QUBIC à 300mK |
| Composite infrared bolometers with Si3N4 micromesh absorbers | longueur : 1cm diamètre : 12,5 microns A/E=1,23.10-8m | 1.5-11 W/K | 1,22.10-3 W/m/K | 2 électrodes : A=150Ax2microns E=200microns A/E=3.10-10m | 3,67.10-13 W/K |
| Composite infrared bolometers with Si3N4 micromesh absorbers | combined paralleled thermal conductivity of two leads longueur : 5mm diamètre : 6 microns A/E=1,13.10-8m | 7.10-11 W/K | 1,24.10-2 W/m/K | 3,71.10-12 W/K |
| Article | Info sur la loi de conductance thermique | n | Info sur la conductance thermique |
| Measurements of thermal transport in low stress silicon nitride films | n=1,8 ko=0,0079 n=2,2 ko=0,013 n=2,4 ko=0,027 | Bulk phonon scattering dominates above 4 K. Below 4 K specular and diffuse phonon surface scattering, produced both by surface contamination and by micromachining long narrow features, must be considered. §12 Confirmed by the reduction of G after Ag particules or Au film 10nm thick deposition §9 Spoked sample : cross section reduced by a factor 2 --> G by a factor 10 ! §10 | |
| Composite infrared bolometers with Si3N4 micromesh absorbers | Loi de puissance en T | n=2,7 | The thermal conductivity of these detectors is dominated by the 12.5μm diameter Nb–Ti wire |
| Th.Martino | k(T)=koTn n=1 conduction thermique électrons n=2 conduction thermique par phonom | après analyse I(V) n=1,7 | |
| Silicon nitride micromesh bolometer array for submillimeter astrophysics | ??? G=4,8T2,6 | n=2,6 ??? |
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