23.02.2026 von Aileen Sammler
Durchbruch in der Forschung zu thermischen Transistoren
An der Universität Hokkaido leisten Prof. Hiromichi Ohta und sein Team Pionierarbeit in der Forschung im Bereich elektrochemischer Festkörper-Thermotransistoren. Mit dem NETZSCH PicoTR-Analysesystem können sie thermophysikalische Eigenschaften ultradünner Schichten präzise messen – ein wichtiger Schritt zur Realisierung von Wärmemanagementtechnologien der nächsten Generation.
Wie die Universität Hokkaido mit dem NETZSCH PicoTR die Grenzen der Dünnschichtmessung erweitert
Die präzise Bestimmung thermophysikalischer Eigenschaften ultradünner Schichten zählt zu den größten Herausforderungen der modernen Materialforschung. Insbesondere dann, wenn diese Schichten die Basis für elektrochemische Festkörper-Thermotransistoren bilden – eine Schlüsseltechnologie für zukünftige Wärmemanagementlösungen.
An der Universität Hokkaido leisten Prof. Hiromichi Ohta und sein Team hier Pionierarbeit. Sein Forschungslabor war das erste weltweit, das elektrochemische Festkörper-Thermotransistoren entwickelt hat. Eine entscheidende Voraussetzung dafür ist die zuverlässige Charakterisierung von Dünnschichten im Nanometerbereich.
Warum die Messung von Dünnschichten wichtig ist
Für thermische Transistoren müssen WärmeleitfähigkeitDie Wärmeleitfähigkeit (λ mit der Einheit W/(m•K)) beschreibt den Transport von Energie - in Form von Wärme - durch einen Körper aufgrund eines Temperaturgefälles.Wärmeleitfähigkeit und TemperaturleitfähigkeitDie Temperaturleitfähigkeit (a mit der Einheit mm2/s) ist eine materialabhängige Stoffeigenschaft zur Charakterisierung des instationären Wärmetransports. Sie gibt an, wie schnell ein Material auf eine Temperaturänderung reagiert.Temperaturleitfähigkeit mit höchster Genauigkeit bestimmt werden. Klassische Messmethoden stoßen dabei schnell an ihre Grenzen – sei es durch aufwendige Probenpräparation oder eine unzureichende zeitliche Auflösung. Hier setzt das NETZSCH PicoTR Analysegerät an.
Mit PicoTR kann das Team um Prof. Ohta Thermoreflektionssignale bis zu 50 Nanosekunden erfassen. Dieser erweiterte ZeitbereichEine Zeitbereichsanalyse basiert auf zeitabhängigen Änderungen physikalischer Signale. Ein Zeitbereichsdiagramm zeigt, wie sich ein Signal im Laufe der Zeit ändert. Im Fall der Thermoreflectance- oder der Laser Flash-Methode wird das Detektorsignal (Änderung der elektrischen Spannung) mindestens über den Zeitbereich zwischen Energieeintrag und dem Signalwert (7.B. RF-Modus) oder als Funktion der erwarteten Wärmediffusionszeit (z.B. FF-Modus) aufgezeichent.Zeitbereich ermöglicht Messdaten, die mit konventionellen Systemen nicht zugänglich sind.
Wie Prof. Ohta berichtet, führt dies zu:
- geringerer Unsicherheit bei der Datenauswertung
- zuverlässiger Bestimmung des thermischen Transportverhaltens
- reproduzierbaren Messungen bei wiederholten Schaltzyklen von Thermotransistoren
Das Ergebnis: schnellere Erkenntnisse, reproduzierbare Daten und eine hohe Sicherheit bei Publikationen, Validierungen und der Weiterentwicklung neuer Technologien.
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