Zusammenfassung
Die genaue Analyse einer neuartigen Methode zur experimentellen Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit dünner Schichten aus dielektrischen Materialien hat gezeigt, dass die Wärmeabstrahlung bei solchen Messungen nicht generell vernachlässigt werden darf. Mit einem Finite-Elemente-Modell, das die Abstrahlung durch eine effektive Emissivität der Oberfläche als Anpassungsparameter berücksichtigt, erzielt man hingegen sehr gute Übereinstimmung mit den Messergebnissen. In dieser Arbeit wird nachgewiesen, dass dieser Wert der effektiven Emissivität mit den Absorptionsdaten der dielektrischen Schicht im Einklang steht. Auf der Grundlage der präsentierten Berechnungsmethode ist die Abschätzung der Emissivität von flächenhaften Dünnschicht-Bauelementen möglich. Umgekehrt ist aufgrund der bestätigten Modellvorstellungen die Entwicklung neuer experimenteller Methoden zur Bestimmung der effektiven Emissivität als auch der Wärmeleitfähigkeit möglich.
Summary
The examination of a new experimental method for the determination of the thermal conductivity of thin dielectric layers revealed that thermal radiation may interfere with such measurements. Using an effective emissivity parameter to account for radiative heat loss, an excellent agreement between measurement and related finite element models is achieved. This paper deals with the successful attempt to confirm the mentioned model based on calculations of the emissivity of thin, partially transparent film from infrared absorption data. A reasonable agreement of the emissivity estimates obtained by the different approaches is achieved. Hence, the emissivity of new designs of thin-film devices may be calculated in advance based on infrared absorption data. Futhermore, the presented calculations enable the development of appropriate devices for the determination of the effective emissivity and the thermal conductivity.
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Kohl, F., Beigelbeck, R., Kuntner, J. et al. Zur Emissivität partiell transparenter, dielektrischer Schichten. Elektrotech. Inftech. 125, 56–64 (2008). https://doi.org/10.1007/s00502-008-0509-0
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