12.06.2023 by Aileen Sammler
NanoTR a PicoTR - Řada přístrojů pro tepelnou charakterizaci tenkých vrstev
Nanotechnologie nabývají na významu v různých oblastech. V oblastech komunikace, medicíny, životního prostředí, energetiky, letectví atd. výrobci nacpávají stále více do stále menšího prostoru a uvolňované teplo se stává stále větším problémem. Znalost termofyzikálních vlastností materiálů tak hraje významnou roli při umožnění optimálního toku tepla. Pomocí metod NETZSCH Time Domain Thermoreflectance (TDTR) je můžeme měřit.
Tepelný management tenkých vrstev
Stanovení tepelné vodivosti a tepelné difuzivity materiálů lze realizovat pomocí zavedené metody laserového záblesku (LFA). Tuto metodu LFA lze obvykle použít pro vzorky o tloušťce od 0,1 mm do 6 mm. Se stále se zdokonalujícími konstrukcemi elektronických přístrojů a souvisejícími požadavky na efektivní tepelné řízení je však stále důležitější získat přesná měření tepelné difuzivity, tepelné vodivosti a přechodového kontaktního odporu v rozsahu nanometrů. V této oblasti použití se tloušťka materiálů pohybuje od 10 nm do 2 µm. Mohou mít podobu tenkých vrstev s fázovou změnou (PCM), termoelektrických tenkých vrstev, světelných diod (LED), dielektrických vrstev rozhraní nebo dokonce transparentních vodivých vrstev (PFD).
Tloušťka nanometrových vrstev je často menší než typická velikost zrn. V důsledku toho se jejich termofyzikální vlastnosti výrazně liší od hodnot objemového materiálu. S klesající velikostí zrna (tloušťkou filmu) klesá Tepelná difuzivitaTepelná difuzivita (a s jednotkou mm2/s) je specifická vlastnost materiálu, která charakterizuje nestacionární vedení tepla. Tato hodnota popisuje, jak rychle materiál reaguje na změnu teploty.tepelná difuzivita - zejména v oblasti střední volné dráhy elektronů. Proto může být Tepelná difuzivitaTepelná difuzivita (a s jednotkou mm2/s) je specifická vlastnost materiálu, která charakterizuje nestacionární vedení tepla. Tato hodnota popisuje, jak rychle materiál reaguje na změnu teploty.tepelná difuzivita sypkého materiálu několikanásobně vyšší než u tenkých vrstev. Vzhledem k této skutečnosti je nezbytné stanovit tepelnou difuzivitu i na tenkých vrstvách.
Termoreflexe v časové doméně pomocí pulzního světelného ohřevu: Metoda laserového záblesku pro tenké vrstvy
NanoTR a PicoTR jsou systémy pro termickou analýzu tenkých vrstev. Jsou to první analyzátory na světě, které poskytují vysoce přesná měření termofyzikálních vlastností kovových, oxidových, organických a dalších vrstev, původně vyvinuté Národním metrologickým institutem Japonska (NMIJ) při AIST. Tyto přístroje umožňují rychlá a velmi přesná měření tepelné difuzivity, tepelné účinnosti, tepelné vodivosti a mezifázového tepelného odporu pro vrstvy o tloušťce od několika nanometrů do několika desítek mikrometrů vytvořené na libovolném podkladu.
Jak to funguje?
Přední nebo zadní povrch tenké vrstvy na substrátu je zahříván pulzním laserovým zdrojem (čerpacím laserem). Současně je přední povrch tenké vrstvy ozařován laserovým zdrojem pro sledování teploty (sondový laser). V kombinaci s fotodetektorem lze vyhodnotit odrazivost v závislosti na čase a získat křivku nárůstu teploty. Přizpůsobením matematického modelu křivce průběhu teploty lze určit tepelnou difuzivitu.
Měřením konstantní energie vyzářené laserem vzorku a odražené od vzorku lze zaznamenat změny teploty povrchu přesně a rychleji než u běžných detektorů infračerveného záření.
Stanovení tepelné difuzivity a mezifázového tepelného odporu lze realizovat pomocí zadního ohřevu/přední detekce (režim RF) a předního ohřevu/přední detekce (režim FF).
Obě stránky NanoTR a PicoTR umožňují absolutní měření tepelné difuzivity tenkých vrstev v rozsahu tloušťky od několika 10 μm až po nanometry.
Vaše výhody v kostce:
- Termofyzikální analýza tenkých vrstev, včetně vícevrstvých struktur: NanoTR a PicoTR může měřit tepelnou difuzivitu, tepelnou účinnost a vodivost tenkých vrstev a mezifázový tepelný odpor mezi tenkými vrstvami vícevrstvých vrstev. NanoTR a PicoTR umožňují vysoce sofistikované tepelné návrhy polovodičových zařízení.
- Vysokorychlostní měření: NanoTRmoderní technologie zpracování signálu umožňuje vysokorychlostní měření.
- RF a FF konfigurace: NanoTR a PicoTR lze nakonfigurovat pro měření RF (zadní ohřev / / přední detekce) i FF (přední ohřev / / přední detekce), což umožňuje měření široké škály vzorků.
- Vysoce přesná analýza: Tyto přístroje umožňují vysoce přesná měření termofyzikálních vlastností kovových, oxidových, organických a jiných vrstev. Vysokou přesnost lze potvrdit pomocí certifikovaných referenčních materiálů NMIJ (NMIJ CRM).
- Nejširší rozsah tloušťky: V kombinaci s našimi přístroji LFA jsme schopni nabídnout řešení pro tenké vrstvy v rozsahu nanometrů až po objemové materiály v rozsahu milimetrů.
