時(shí)域熱反射是一種非常適合熱物理性質(zhì)測(cè)量的技術(shù)。相應(yīng)的光譜材料響應(yīng)從100 MHz擴(kuò)展到10 THz浴骂。然而溯警，時(shí)域熱反射的最終帶寬不受光學(xué)采樣的限制，而是受沉積在樣品上的金屬傳感器的限制食磕，該傳感器通常是分辨率和帶寬的最終限制因素胃碾。
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TDTR專題：泵浦熱探測(cè)中金屬傳感器薄膜熱傳導(dǎo)性能（一）
熱傳導(dǎo)過(guò)程
在泵浦光與金屬傳感器作用后數(shù)十飛秒內(nèi)蔬顾，吸收的能量通過(guò)電子-電子碰撞引起電子的非平衡熱分布湘捎，然后通過(guò)電子-聲子碰撞傳遞能
量窥妇。這可通過(guò)雙溫模型（2TM）描述，電子溫度為T(mén)e烹骨，聲子溫度為T(mén)p。 最后沮焕，電子拉宗、聲子間的熱平衡在幾皮秒內(nèi)到達(dá)旦事。
雙溫模型條件
達(dá)到熱平衡(Te=Tp)且樣品層內(nèi)聲子弛豫(Tp遞減)已經(jīng)開(kāi)始。
薄膜傳感器中的電子-聲子演化
圖1. (a) 150納米和(b) 50納米厚的鋁膜表面(紅色)和鋁/二氧化硅界面(藍(lán)色)的電子Te(實(shí)線)和聲子Tp(虛線)溫度
如圖1紅線谷遂，鋁中電子溫度迅速升高卖鲤，迅速馳豫蛋逾，代表能量從電子快速轉(zhuǎn)移到聲子。如圖1藍(lán)線换怖，150 nm傳感器在界面處沒(méi)有明顯的熱
傳遞，50 nm的傳感器在界面處電子溫度明顯增加。
圖2. (a)、(b)：聲子溫度弛豫钉蒲，(c)切端、(d)：金/二氧化硅(黑色)和鋁/二氧化硅(紅色)薄膜界面處的電子和聲子溫度差踏枣，厚度分別為(a)茵瀑、(c) 150 nm和(b)躬厌、(d) 50納米
圖2為金與鋁在相同吸收能量下通過(guò)雙溫模型計(jì)算得到扛施。金電子比熱容比鋁低一半導(dǎo)致金顯示出比鋁高的溫升。金電子-聲子耦合常數(shù)
比鋁小12倍導(dǎo)致金的能量轉(zhuǎn)換比鋁慢匙奴。另外金有較高的電子熱導(dǎo)率妄荔，允許金中有快速的電子熱通量，再由于弱的電子-聲子耦合，金膜
中的溫度迅速均勻化谣沸。相反，在電子-聲子耦合常數(shù)更強(qiáng)的鋁膜中内地，電子迅速將其能量釋放到聲子中，然后聲子開(kāi)始在金屬膜的厚度上
擴(kuò)散阱缓。
薄膜-襯底界面的聲子輸運(yùn)(長(zhǎng)時(shí)間尺度)
圖3.（a）举农、(b)傳感器-襯底界面聲子弛豫，(c)喉悴、(d)不同傳感器下傳感器-襯底界面電子玖媚、聲子溫差時(shí)域圖
傳感器在將熱能傳輸?shù)綐悠穼悠鹬饕饔谩＿@種轉(zhuǎn)移勺像，特別是聲子能量的轉(zhuǎn)移错森，取決于傳感器的熱性質(zhì)问词，這導(dǎo)致?lián)Q能器和樣品間界面處
的熱平衡和不同的熱傳遞。當(dāng)達(dá)到熱平衡后聲子溫度開(kāi)始下降時(shí)激挪，就可以得到這種聲子熱輸運(yùn)。圖3示出通過(guò)雙溫度模型在更長(zhǎng)的時(shí)間
尺度上計(jì)算的在150 nm和50 nm厚度下垄分，在金/二氧化硅和鋁/二氧化硅界面處的聲子溫度薄湿。
圖3(a)和3(b)顯示電子-聲子耦合常數(shù)對(duì)界面聲子溫度的影響。鋁膜中較高的電子-聲子耦合使其熱平衡快于金膜吆倦。界面處電子和聲子溫
差趨于零坐求，鋁和金分別在2 ps和10 ps左右達(dá)到熱平衡桥嗤。此外，鋁/二氧化硅界面處的聲子溫度振幅比金/二氧化硅界面處的聲子溫度
振幅大荒吏。而對(duì)于50納米厚的膜翁脆，金屬厚度將更接近光學(xué)穿透深度爵川，使得鋁膜熱更透明缭召。
此外，當(dāng)鋁聲子達(dá)到它們的熱平衡時(shí)，在薄膜(50 nm)中激發(fā)40 ps后丹皱，溫度開(kāi)始下降并熱化。這比金(150 ps)短4倍讼油。即使150 nm，
鋁中聲子溫度的快速弛豫也意味著更快的熱傳遞和更高的鋁膜透明度矮台。因此鋁表面吸收的大量能量從電子轉(zhuǎn)移到聲子根时，從而在樣品層內(nèi)
流動(dòng)蛤迎。金屬傳感器中的熱飛行時(shí)間是TDTR熱時(shí)間分辨率的實(shí)際限制因素。相反校辩，金膜中低電子-聲子耦合導(dǎo)致向界面弱且慢的聲子熱傳
輸，從而導(dǎo)致對(duì)底層熱特性的低敏感性。
下期將會(huì)對(duì)頻域上的熱響應(yīng)及其他金屬的熱行為進(jìn)行介紹把鉴。
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