Microthermal stage의 온도 상승에 따른 복사 열 손실 정량화
- 주제어 (키워드) Micro suspended thermal stage , Heat dissipation mechanism , Radiation , Radiative heat loss quantified , Metal film property , Heat transfer , Numerical simulation
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 박우성
- 발행년도 2024
- 학위수여년월 2024. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 기계공학과
- 실제 URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000079234
- UCI I804:11029-000000079234
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록 (요약문)
마이크로 부유식 열 스테이지(Micro suspended thermal stage)는 반도체 공정을 이용하여 국소적으로 정밀하게 온도를 조절하는 마이크로 디바이스(micro device)다. 국소적인 온도 조절을 하는 Micro suspended thermal stage는 온도에 따른 재료의 물성 등 물리적인 현상을 이해하는데 필수적인 도구이다. 이러한 마이크로 디바이스는 주로 전도(conduction) 기반의 열 제어를 하지만, 100 K 이상의 온도 상승 시 상당한 복사 열 손실(the radiative heat loss)로 온도 측정 정확도가 저하된다. 본 연구에서는 디바이스에 줄 가열(Joule heating)을 적용하 여 진공 환경(vacuum environment)에서 전도 및 복사를 통한 열 방출 메커니즘 (heat dissipation mechanism)을 정량화한다. 회색 가정(gray assumption)에 기반하 여 실험과 수치해석으로부터 백금(platinum) 박막(film)의 방사율(emissivity)을 구하고, 이를 기존 문헌과 비교하여, 향후 정량화의 토대를 마련한다.
more목차
1. Introduction 1
2. Experiment 4
2.1 Device fabrication 4
2.2 Device structure 6
2.3 Thermal characterization 8
2.3.1 Temperature coefficient of resistance 8
2.3.2 Thermal resistance of the system 10
3. Heat conduction analysis with low temperature rise, < 40 K 13
3.1 Theoretical model 13
3.2 Numerical analysis for conduction 13
4. Heat loss analysis with high temperature rise, > 40 K 15
4.1 Theoretical model 15
4.1.1 Spectral emissivity 15
4.1.2 Effective emissivity modeling 16
4.2 Numerical simulation for temperature dependent radiative heat loss 19
4.2.1 Numerical simulation details 19
4.2.2 Comparison with experiments 19
5. Conclusion 23
References 24
