2D phonon thermal transport in thin SiN film - Loippo, Teemu (2019)
Tässä tutkielmassa suunnitellaan, valmistetaan ja kokeillaan uudenlaista suprajohde- normaalimetalli-suprajohde (SNS) lämmintintä. Uutta lämmittimessä on sen geometria, jonka on tarkoitus tehdä mittaustulosten analysoinnista helpompaa kuin aiemmin. SNS liitoksen käyttäminen lämmittimenä suprajohde-eriste-normaalimetalli-eriste- suprajohde (SINIS) liitoksen sijaan antaa suuremman tehoalueen tutkittavaksi, sillä SNS liitos on kestävämpi kuin herkkä SINIS liitos. Lisäksi SNS liitoksen etuna on se, että lämpöenergia emittoidaan koko normaalimetallista, kun taas SINIS liitokseen perustuvassa lämmittimessä suurin osa emissiosta tapahtuu tunneliliitoksen alueella. Työssä käytettiin jo aiemmista kokeista tuttua SINIS liitokseen perustuvaa lämpömittaria, mutta liitos oli hieman pienempi kuin aiemmin. SNS ja SINIS liitokset valmistettiin itsekantavan SiN kalvon päälle. Valmistusprosessien optimoinnin jälkeen SiN kalvolle valmisettu näyte mitattiin lämmittämällä kavoa ja samanaikaisesti mitaten kalvon lämpötilaa. Mittauksista saatiin selville SiN kalvon lämmönjohtuvuus, tosin ensimmäinen mitattava näyte ei ollut täydellisen onnistunut ja mittauksessa oli selviä virhelähteitä. Kaikki erot aiempiin mittauksiiin pyrittiin selittämään ja pääosin tulokset olivat samassa linjassa aiempien tulosten kanssa. Kun mittauksiin liittyvät ongelmat saatiin korjattua, olivat uudet mittaustulokset hyviä. Lisäksi lämmöjohtumisen simulaatiomalliin tehtiin muutoksia, jolloin kokeelliset tulokset sopivat lähes täydellisesti yhteen simulaation kanssa. Tulevaisuudessa vastaavanlaiset mittaukset suoritetaan ohuemmille SiN kalvoille ja fononikiderakenteille.