简介光热反射法中的时域热反射和空间域热反射。
光热反射法的研究背景介绍
薄膜的热处理是现在电子技术发展领域中遇到的重要问题，一定程度地影响着科技技术的发展，而光热反射法是能够测量亚微米尺度的薄膜热物性优选方法。光热反射法中时域热反射TDTR和频域热反射FDTR尤为收到人们的关注，在这里介绍TDTR和FDTR技术的研究背景。
将泵浦激光束聚焦在样品表面，形成一个高斯形状的热源，而探针激光束聚焦在同一点，测量反射率的变化。对于微小的温度变化，反射率的变化与附加屈光度系数的表面温度的变化成正比。样品通常涂有一层较薄的金属传感层(如100铝膜或金膜)。TDTR和FDTR是非接触式光泵-探针技术，其中一束光（泵浦光）作为热源，而第二束光（探测光）通过表面反射率的变化来检测由此产生的温度变化，如图1中所示。通常，探测光会选用传感层金属的热反射系数绝对值较高的波长，而泵浦光选用传感层吸收系数较高的波长，以保证在同样的光功率和光功率密度下更大的样品反射率幅度变化，如铝膜传感层选用800nm的探测光和400nm的泵浦光；金膜选用532nm探测光和1064nm的泵浦光等。所以对于TDTR和FDTR的测试样品都需要保证测样品表面的光滑，一般建议样品表面粗糙度小于5nm，而且需要进行镀金属传感层等的一些预处理。
图1：左-频域热反射(FDTR)示意图；右-时域热反射(TDTR)示意图；
在FDTR中，泵浦光束在多个频率下进行调制，用锁定放大器测量泵浦光束与探头波束之间的相位滞后。而在TDTR中，泵浦光束和探测光束来源于脉冲激光源，由光路中的多回射镜组位移台控制的两光束之间光程差，而分析泵浦脉冲之后的温度场随时间的响应，同时泵浦光束的脉冲在一个或多个频率上施加调制，以便于通过锁相检测同频信号，而且TDTR中锁相放大器获得信号的振幅、相位或同相X与失相Y分量的比值都可以作为可观测参数。FDTR和TDTR的相位数据测试曲线如图2中所示。一般FDTR实验探测样品在kHz到MHz范围内温度频率响应，而TDTR则可以探测到GHz频率的温度响应。
图2：左-频域热反射(FDTR)测得的频率-相位数据示意图；右-时域热反射(TDTR)测得的时间-相位数据示意图；
其中TDTR的优点由超快的皮秒级时间分辨率，能处理载流子之间的非平衡动力学，提高了对热界面导和薄膜热性能的敏感性；而在FDTR的优点是在测试系统避免了机械延迟阶段的复杂性和脉冲激光系统的高成本，并且针对不同的测试样品可适当的调制频率范围使的FDTR对多种类型的薄膜热测量都具有较高灵敏度。
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