12.06.2023 by Aileen Sammler
NanoTR και PicoTR - Γραμμή οργάνων για τον θερμικό χαρακτηρισμό λεπτών στρωμάτων
Η νανοτεχνολογία αποκτά μεγάλη σημασία σε διάφορους τομείς. Στους τομείς της επικοινωνίας, της ιατρικής, του περιβάλλοντος, της ενέργειας, της αεροδιαστημικής κ.λπ., οι κατασκευαστές συσκευάζουν όλο και περισσότερα σε χώρους smaller και smaller, και η θερμότητα που εκλύεται γίνεται όλο και μεγαλύτερο πρόβλημα. Έτσι, η γνώση των θερμοφυσικών ιδιοτήτων των υλικών παίζει σημαντικό ρόλο για να καταστεί δυνατή η βέλτιστη ροή θερμότητας. Χρησιμοποιώντας NETZSCH Μέθοδοι θερμικής ανάκλασης στο πεδίο του χρόνου, μπορούμε να τις μετρήσουμε.
Θερμική διαχείριση λεπτών υμενίων
Ο προσδιορισμός της θερμικής αγωγιμότητας και της θερμικής διαχυτότητας των υλικών μπορεί να πραγματοποιηθεί με την καθιερωμένη μέθοδο λέιζερ/φωτοβολίδας (LFA). Αυτή η μέθοδος LFA μπορεί συνήθως να χρησιμοποιηθεί για δείγματα με πάχος μεταξύ 0,1 mm και 6 mm. Ωστόσο, με τη συνεχή εξέλιξη του σχεδιασμού των ηλεκτρονικών οργάνων και τη σχετική απαίτηση για αποτελεσματική θερμική διαχείριση, είναι πιο σημαντικό να λαμβάνονται ακριβείς μετρήσεις της θερμικής διαχυτότητας, της θερμικής αγωγιμότητας και της αντίστασης επαφής μετάβασης στην περιοχή των νανομέτρων. Σε αυτόν τον τομέα εφαρμογής, το πάχος των υλικών κυμαίνεται από 10 nm έως 2 μm. Μπορεί να έχουν τη μορφή αποθήκευσης αλλαγής φάσης (PCM), θερμοηλεκτρικών λεπτών υμενίων, διόδων εκπομπής φωτός (LED), διηλεκτρικών στρωμάτων διεπιφάνειας ή ακόμη και διαφανών αγώγιμων υμενίων (PFD).
Το πάχος των λεπτών νανομετρικών υμενίων είναι συχνά μικρότερο από το τυπικό μέγεθος των κόκκων. Κατά συνέπεια, οι θερμοφυσικές τους ιδιότητες διαφέρουν σημαντικά από τις τιμές του χύδην υλικού. Με τη μείωση του μεγέθους των κόκκων (πάχος υμενίου), η θερμική διαχυτότητα μειώνεται - ιδίως στην περιοχή της μέσης ελεύθερης διαδρομής των ηλεκτρονίων. Ως εκ τούτου, η θερμική διαχυτότητα του χύδην υλικού μπορεί να είναι αρκετές φορές υψηλότερη από εκείνη των λεπτών υμενίων. Λόγω αυτού του γεγονότος, είναι σημαντικό να προσδιορίζεται η θερμική διαχυτότητα και στα λεπτά υμένια.
Θερμοδιάχυση στο πεδίο του χρόνου με θέρμανση με παλμικό φως: Για λεπτά υμένια
NanoTR και PicoTR είναι τα συστήματα θερμικής ανάλυσης που επιλέγονται για λεπτά υμένια. Είναι οι πρώτοι αναλυτές στον κόσμο για την παροχή μετρήσεων υψηλής ακρίβειας στις θερμοφυσικές ιδιότητες μεταλλικών, οξειδικών, οργανικών και άλλων υμενίων, που αναπτύχθηκαν αρχικά από το Εθνικό Ινστιτούτο Μετρολογίας της Ιαπωνίας (NMIJ) του AIST. Τα όργανα αυτά επιτρέπουν γρήγορες και εξαιρετικά ακριβείς μετρήσεις της θερμικής διαχυτικότητας, της θερμικής απορροφητικότητας, της θερμικής αγωγιμότητας και της θερμικής αντίστασης της διεπιφάνειας για υμένια πάχους από μερικά νανόμετρα έως μερικές δεκάδες μικρόμετρα, που σχηματίζονται σε οποιοδήποτε υπόστρωμα.
Πώς λειτουργεί
Η εμπρόσθια ή οπίσθια επιφάνεια ενός λεπτού υμενίου σε ένα υπόστρωμα θερμαίνεται από μια παλμική πηγή λέιζερ (λέιζερ αντλίας). Ταυτόχρονα, η μπροστινή επιφάνεια του λεπτού υμενίου ακτινοβολείται από μια πηγή λέιζερ για την παρακολούθηση της θερμοκρασίας (λέιζερ ανιχνευτή). Σε συνδυασμό με τον φωτοανιχνευτή, η ανακλαστικότητα μπορεί να αξιολογηθεί ως συνάρτηση του χρόνου και να ληφθεί η καμπύλη της αύξησης της θερμοκρασίας. Με την προσαρμογή του μαθηματικού μοντέλου στην ιστορική καμπύλη της θερμοκρασίας, μπορεί να προσδιοριστεί η θερμική διαχυτότητα.
Με τη μέτρηση της σταθερής ενέργειας που εκπέμπεται από ένα λέιζερ δείγματος και ανακλάται από το δείγμα, οι μεταβολές της θερμοκρασίας της επιφάνειας μπορούν να καταγραφούν με ακρίβεια και γρηγορότερα από ό,τι με τους συμβατικούς ανιχνευτές ακτινοβολίας IR.
Ο προσδιορισμός της θερμικής διαχυτότητας και της θερμικής αντίστασης της διεπιφάνειας μπορεί να πραγματοποιηθεί με οπίσθια θέρμανση/μετωπική ανίχνευση (λειτουργία RF) και μετωπική θέρμανση/μετωπική ανίχνευση (λειτουργία FF).
Και οι δύο NanoTR και PicoTR επιτρέπουν απόλυτες μετρήσεις της θερμικής διαχυτότητας λεπτών υμενίων σε ένα εύρος πάχους από μερικά 10 μm έως και την περιοχή των νανομέτρων.
Τα οφέλη σας με μια ματιά:
- Θερμοφυσική ανάλυση λεπτών υμενίων, συμπεριλαμβανομένων των πολυστρωματικών δομών: NanoTR και PicoTR μπορεί να μετρήσει τη θερμική διαχυτότητα, τη θερμική απόδοση και την αγωγιμότητα λεπτών υμενίων και τη θερμική αντίσταση διεπιφάνειας μεταξύ λεπτών υμενίων από υμένια πολλαπλών στρώσεων. NanoTR και PicoTR επιτρέπουν ιδιαίτερα εξελιγμένους θερμικούς σχεδιασμούς για συσκευές ημιαγωγών.
- Μέτρηση υψηλής ταχύτητας: NanoTR's state-of-the-art τεχνολογία επεξεργασίας σήματος επιτρέπει μετρήσεις υψηλής ταχύτητας.
- Διαμορφώσεις RF και FF: NanoTR και PicoTR μπορούν να διαμορφωθούν τόσο για μετρήσεις RF (οπίσθια θέρμανση / /πρόσθια ανίχνευση) όσο και για μετρήσεις FF (πρόσθια θέρμανση / /πρόσθια ανίχνευση), επιτρέποντας τη μέτρηση μιας μεγάλης ποικιλίας δειγμάτων.
- Ανάλυση υψηλής ακρίβειας: Αυτά τα όργανα παρέχουν μετρήσεις υψηλής ακρίβειας των θερμοφυσικών ιδιοτήτων μεταλλικών, οξειδικών, οργανικών και άλλων υμενίων. Η υψηλή ακρίβεια μπορεί να επιβεβαιωθεί με πιστοποιημένα υλικά αναφοράς NMIJ (NMIJ CRM).
- Ευρύτερο εύρος πάχους: Σε συνδυασμό με τα όργανα LFA που διαθέτουμε, είμαστε σε θέση να προσφέρουμε λύσεις για λεπτά υμένια στην περιοχή των νανομέτρων έως και υλικά χύδην στην περιοχή των χιλιοστών.
