12.06.2023 by Aileen Sammler
NanoTR и PicoTR - Инструментална линия за термично характеризиране на тънки слоеве
Нанотехнологиите придобиват голямо значение в различни области. В областта на комуникациите, медицината, околната среда, енергетиката, космическите технологии и т.н. производителите събират все повече и повече материали във все по-малки пространства, а отделяната топлина се превръща във все по-голям проблем. По този начин познаването на термофизичните свойства на материалите играе важна роля за осигуряване на оптимален топлинен поток. С помощта на NETZSCH Time Domain Thermoreflectance Methods, ние можем да ги измерим.
Термично управление на тънки филми
Определянето на топлопроводимостта и топлодифузията на материалите може да се осъществи с утвърдения метод на лазерната/светлинната светкавица (LFA). Този LFA метод обикновено може да се използва за образци с дебелина между 0,1 mm и 6 mm. Въпреки това, с непрекъснато усъвършенстващите се конструкции на електронните инструменти и свързаното с тях търсене на ефективно управление на топлината, е все по-важно да се получат точни измервания на топлинната дифузия, топлопроводимостта и преходното контактно съпротивление в нанометровия диапазон. В тази област на приложение дебелината на материалите варира от 10 nm до 2 µm. Те могат да бъдат под формата на тънки филми за съхранение на фазови промени (PCM), термоелектрични тънки филми, светодиоди (LED), диелектрични интерфейсни слоеве или дори прозрачни проводящи филми (PFD).
Дебелината на нанометричните филми често е по-малка от типичния размер на зърната. Вследствие на това техните термофизични свойства се различават значително от стойностите на обема на материала. С намаляването на размера на зърното (дебелината на филма) намалява термичната дифузия - особено в областта на средния свободен път на електроните. Поради това коефициентът на термична дифузия на насипния материал може да бъде няколко пъти по-висок от този на тънките филми. Поради този факт е от съществено значение да се определи топлинната дифузия и на тънки филми.
Терморефлективност във времевата област чрез нагряване с импулсна светлина: Методът на лазерната светкавица за тънки филми
NanoTR и PicoTR са предпочитаните системи за термичен анализ на тънки филми. Те са първите в света анализатори за осигуряване на високопрецизни измервания на термофизичните свойства на метални, оксидни, органични и други филми, първоначално разработени от Националния институт по метрология на Япония (NMIJ) към AIST. Тези уреди позволяват бързи и много прецизни измервания на топлинната дифузия, топлинната ефузия, топлопроводността и междуфазовото топлинно съпротивление за филми с дебелина от няколко нанометра до няколко десетки микрометра, образувани върху всякаква основа.
Как работи?
Предната или задната повърхност на тънък филм върху субстрат се нагрява от импулсен лазерен източник (помпен лазер). В същото време предната повърхност на тънкия филм се облъчва от лазерен източник за наблюдение на температурата (сондажен лазер). В комбинация с фотодетектора може да се оцени отражателната способност като функция на времето и да се получи кривата на повишаване на температурата. Чрез напасване на математическия модел към кривата на историята на температурата може да се определи топлинната дифузия.
Чрез измерване на постоянната енергия, излъчена от пробния лазер и отразена от пробата, температурните промени на повърхността могат да се регистрират точно и по-бързо, отколкото с конвенционалните детектори на инфрачервено излъчване.
Определянето на термичната дифузия и междуфазовото термично съпротивление може да се осъществи чрез задно нагряване/предно откриване (режим RF) и предно нагряване/предно откриване (режим FF).
И двата сайта NanoTR и PicoTR позволяват абсолютни измервания на топлинната дифузия на тънки филми с дебелина от няколко 10 μm до нанометровия диапазон.
Вашите предимства накратко:
- Термофизичен анализ на тънки филми, включително многослойни структури: NanoTR и PicoTR може да измерва топлинната дифузия, топлинната ефузивност и проводимостта на тънки филми и междуфазовото топлинно съпротивление между тънки филми на многослойни филми. NanoTR и PicoTR позволяват високотехнологични термични проекти за полупроводникови устройства.
- Високоскоростно измерване: NanoTRнай-съвременната технология за обработка на сигнала позволява високоскоростни измервания.
- RF и FF конфигурации: NanoTR и PicoTR могат да бъдат конфигурирани както за RF (задно нагряване / /предно откриване), така и за FF (предно нагряване / /предно откриване) измервания, което позволява измерване на голямо разнообразие от образци.
- Високопрецизен анализ: Тези уреди осигуряват високоточни измервания на термофизичните свойства на метални, оксидни, органични и други филми. Високата точност може да бъде потвърдена от сертифицирани референтни материали на NMIJ (NMIJ CRMs).
- Най-широк диапазон на дебелината: В комбинация с нашите LFA инструменти можем да предложим решения за тънки филми в нанометровия диапазон до обемни материали в милиметровия диапазон.
