Andmælendur:
Joseph John Talghader Ph.D., Professor, Electrical and Computer Engineering, University of Minnesota, USA.
Frank Niklaus Ph.D., Professor, Department of Micro and Nanosystems, Royal Institute of Technology, Sweden.
Doktorsnefnd:
Kristján Leósson Ph.D., vísindamaður, Raunvísindastofnun Háskólans.
Snorri Þorgeir Ingvarsson Ph.D., prófessor í eðlisfræði, Raunvísindadeild, HÍ. (Formaður nefndar og aðalleiðbeinandi PaulineRenoux).
Í þessari ritgerð eru settar fram niðurstöður mælinga á smásæjum varmageislunarmælum. Mælarnir eru búnir til úr fjölkristalla platínuþynnum sem eru mynstraðar í granna víra, sem nema innrauða geislun á nær- til miðinnrauða bylgjulengdasviðinu. Vírarnir hvíla á Si/SiO2 undirlagi og eru mynstraðir með rafeindaprentun. Miðhluti vírsins er allt frá hundruðum nanómetra upp í nokkra míkrómetra að breidd, en þykktin er á bilinu 2 til 80 nm. Lýst er á varmageislamælana með svarthlutsljósgjafa (1060 K, hámarksljósafl við bylgjulengd 2,74 μm) og fylgst með viðnámsbreytingum vírsins. Breyting í viðnámi svarar til hitabreytingar í vírnum, en þar á milli er í mjög góðri nálgun línulegt samband sem lýst er með hitaviðnámsstuðli platínuvírsins, α. Frá niðurstöðunum má reikna út næmni varmageislamælisins, sem er gefin til kynna með tveimur kennistærðum, næmi (R) og sértæku viðtaki (D*).
Áhrif ýmissa breyta á frammistöðu varmageislunarmælanna hafa verið rannsökuð, svo sem oxíðþykktar, stærðar mælis í plani, platínuþykktar og straumálags. Bestu mælarnir hafa sýnt næmi upp á 104 til 105 V/W, og sértækt viðtak 107 til 108 cmHz1/2/W, sem er sambærilegt við nýlegar niðurstöður fyrir aðrar gerðir skyldra varmageislunarmæla.
Áhrif stærðarskala varmageislunarmælanna koma fram í ísogseiginleikum þeirra. Einnig sjást merki um loftnets-líkar hermur í innrauðu ísogi og aukningu í næmi grannra víra. Að auki eru leiddar að því líkur að þegar vírarnir verða nógu grannir þá víxlverki þeir eingöngu við ákveðna skautun ljóss sem á þeim lendir. Varmageislunarmælar þynnri en 40 nm eru með lægri hitaviðnámsstuðul og hærra eðlisviðnám. Sértækt viðtak er hámarkað í vírum sem eru þykkari en 40 nm. Kísildíoxíðlög upp á 350 nm annars vegar og 1 μm hins vegar gáfu aukna næmni fyrir innrauðri geislun. Við síðarnefndu oxíðþykktina leggja víxlhrif vegna speglunar innrauðrar geislunar frá mörkum kísildíoxíðs og kísilundirlags sitt af mörkum til aukinnar næmni.
Að lokum er sýnt fram á með útreikningum að varmageislunarmælarnir ættu að hafa viðbragðstíma undir 4 ns, sem er mörgum stærðargráðum hraðari svörun en aðrir skyldir, en stærri, nemar. Svöruninni má enn flýta með því að þynna filmurnar. Eins má auka næmnina með því að minnka framlag 1/f suðs.