NanoTR

Κύρια σημεία

Μέθοδος

Προδιαγραφές

Λογισμικό

Επικοινωνία

Μέσα ενημέρωσης

Κύρια σημεία

Η μέθοδος για τον προσδιορισμό της θερμικής διαχυτότητας στην περιοχή πάχους των νανομέτρων

Μέθοδοι θερμικής ανάκλασης στο πεδίο του χρόνου

Η μέθοδος για τον προσδιορισμό της θερμικής διαχυτότητας στην περιοχή πάχους νανομέτρων

Με τη σημαντική πρόοδο στον σχεδιασμό των ηλεκτρονικών συσκευών και τη συνακόλουθη ανάγκη για αποτελεσματική θερμική διαχείριση, οι ακριβείς μετρήσεις της θερμικής διάχυσης/θερμικής αγωγιμότητας στην περιοχή των νανομέτρων είναι περισσότερο από ποτέ ζωτικής σημασίας.

Το Εθνικό Ινστιτούτο Προηγμένης Βιομηχανικής Επιστήμης και Τεχνολογίας (AIST) της Ιαπωνίας ανταποκρίθηκε ήδη στις βιομηχανικές απαιτήσεις με την ανάπτυξη μιας "μεθόδου θερμικής ανάκλασης με τη θέρμανση με παλμικό φως" στις αρχές της δεκαετίας του '90. Η εταιρεία PicoTherm Corporation ιδρύθηκε το 2008 με την κυκλοφορία μιας συσκευής θερμικής ανάκλασης νανοδευτερολέπτου "NanoTR" και μιας συσκευής θερμοανάκλασης πικοδευτερολέπτου "PicoTR", η οποία επιτρέπει απόλυτες μετρήσεις της θερμικής διαχυτότητας λεπτών υμενίων σε ένα εύρος πάχους από μερικά 10 μm έως και την περιοχή των νανομέτρων.

Τον Οκτώβριο του 2020, η PicoTherm εντάχθηκε στον όμιλο NETZSCH ως θυγατρική της NETZSCH Japan. Σε συνδυασμό με τα συστήματα LFA, η NETZSCH μπορεί πλέον να προσφέρει τη λύση για λεπτά υμένια στην περιοχή των νανομέτρων έως και υλικά χύδην στην περιοχή των mm.

Δοκιμή θερμικής αγωγιμότητας καλωδίου κορδέλας λεπτής μεμβράνης

Με τη σημαντική πρόοδο στο σχεδιασμό των ηλεκτρονικών συσκευών και τη σχετική ανάγκη για αποτελεσματική θερμική διαχείριση, οι ακριβείς μετρήσεις της θερμικής διάχυσης/θερμικής αγωγιμότητας στην περιοχή των νανομέτρων είναι περισσότερο από ποτέ ζωτικής σημασίας.

Το Εθνικό Ινστιτούτο Προηγμένης Βιομηχανικής Επιστήμης και Τεχνολογίας (AIST) της Ιαπωνίας ανταποκρίθηκε ήδη στις βιομηχανικές απαιτήσεις με την ανάπτυξη μιας "μεθόδου θερμικής ανάκλασης με παλμικό φως" στις αρχές της δεκαετίας του '90. Η εταιρεία PicoTherm Corporation ιδρύθηκε το 2008 με την κυκλοφορία μιας συσκευής θερμικής ανάκλασης νανοδευτερολέπτου "NanoTR" και μιας συσκευής θερμοανάκλασης πικοδευτερολέπτου "PicoTR", η οποία επιτρέπει απόλυτες μετρήσεις της θερμικής διαχυτότητας λεπτών υμενίων σε ένα εύρος πάχους από μερικά 10 μm έως και την περιοχή των νανομέτρων.

Μέθοδος

Μέθοδοι θερμικής ανάκλασης στο πεδίο του χρόνου - Η μέθοδος Laser Flash για λεπτά υμένια

NanoTRη τεχνολογία επεξεργασίας σήματος τελευταίας τεχνολογίας επιτρέπει μετρήσεις υψηλής ταχύτητας. Με αυτή τη συσκευή θερμικής ανάκλασης, ένας παλμός λέιζερ πλάτους παλμού 1 ns ακτινοβολείται περιοδικά (20 μs) στο δείγμα.

Η προκύπτουσα απόκριση θερμοκρασίας εφαρμόζεται σε ένα λέιζερ CW (λέιζερ ανιχνευτή). Εξαιρετικός λόγος s/n μπορεί να επιτευχθεί με ολοκλήρωση υψηλής ταχύτητας των επαναλαμβανόμενων σημάτων. Μπορεί εύκολα να γίνει εναλλαγή μεταξύ των διαμορφώσεων RF και FF μέσω του λογισμικού για μεγάλη ποικιλία δειγμάτων.

NanoTR είναι σύμφωνο με τα JIS R 1689, JIS R 1690, και SI ιχνηλάσιμο από το πρότυπο λεπτών υμενίων του χρόνου διάχυσης θερμότητας (RM1301-a), που παρέχεται από την AIST.

Prinzip der NETZSCH `NanoTR` Thermal Reflectance Methode

Μέθοδοι θερμικής ανάκλασης

Μέθοδος Ultrafast Laser Flash - Πίσω θέρμανση/Μπροστινή ανίχνευση (RF)

Προσδιορισμός της θερμικής διαχυτότητας και της διεπιφανειακής θερμικής αντίστασης

Το γεγονός ότι οι θερμοφυσικές ιδιότητες των λεπτών στρωμάτων και των υμενίων διαφέρουν σημαντικά από εκείνες του αντίστοιχου υλικού όγκου απαιτεί μια τεχνική που να ξεπερνά τους περιορισμούς της μεθόδου classical laser flash (LFA). Αυτή η λεγόµενη τεχνική υπερταχείας αναλαµπής λέιζερ είναι επίσης γνωστή ως µέθοδος οπίσθιας θέρµανσης/πρόσθιας ανίχνευσης.
Η διάταξη µέτρησης είναι παρόµοια µε τη συµβατική LFA: ο ανιχνευτής και το λέιζερ βρίσκονται σε αντίθετες πλευρές του δείγµατος, το οποίο βρίσκεται πάνω σε διαφανές υπόστρωµα. Η μετρούμενη θερμική διαχυτότητα είναι η συνιστώσα μέσω του πάχους κάθετα στην επιφάνεια του δείγματος. Το λέιζερ άντλησης ακτινοβολεί την πίσω πλευρά του δείγματος.

Καθώς το δείγμα θερμαίνεται, η επιφανειακή θερμοδιαχυτότητα μεταβάλλεται. Η θερμική διαχυτότητα υπολογίζεται από την αύξηση της θερμοκρασίας (κάτω διάγραμμα). Εδώ, η θερμική διαχυτότητα ενός λεπτού μεταλλικού υμενίου (Mo) προσδιορίστηκε σε 1,59 - ^10-5^m2/s.

Διαμόρφωση RF ειδικά για διαφανείς ουσίες

Καμπύλη ιστορικού θερμοκρασίας και μετρούμενη θερμική διαχυτότητα λεπτού υμενίου Mo (90 nm) με τη μέθοδο RF

Θερμοανάκλαση στο πεδίο του χρόνου - Μπροστινή θέρμανση/ανίχνευση μετώπου (FF)

Προσδιορισμός της θερμικής διάχυσης και της θερμικής απόδοσης

Εκτός από τη μέθοδο RF, οι μετρήσεις μπορούν επίσης να πραγματοποιηθούν σε διαμόρφωση μετωπικής θέρμανσης/μετωπικής ανίχνευσης (FF). Ο όρος "εμπρός" αναφέρεται στην ανοικτή επιφάνεια του λεπτού υμενίου που εναποτίθεται σε ένα υπόστρωμα, ενώ ο όρος "πίσω" αναφέρεται στο όριο μεταξύ του λεπτού υμενίου και του υποστρώματος.

Στη διάταξη μέτρησης FF (επάνω εικόνα), ο ανιχνευτής και το λέιζερ βρίσκονται στην ίδια πλευρά του δείγματος. Μια περιοχή της εμπρόσθιας όψης του λεπτού υμενίου με διάμετρο μερικές δεκάδες μικρόμετρα θερμαίνεται από ένα λέιζερ αντλίας και ένα λέιζερ ανιχνευτή στοχεύει στην ίδια θέση. Παρατηρείται η μεταβολή της επιφανειακής θερμοκρασίας.

Η μέθοδος αυτή μπορεί να εφαρμοστεί σε λεπτά στρώματα σε μη διαφανή υποστρώματα για τα οποία η τεχνική RF δεν είναι κατάλληλη.

Στο παράδειγμα στα αριστερά, η θερμική διαχυτότητα ενός λεπτού μεταλλικού υμενίου (Mo) προσδιορίστηκε σε 1,61 - 10-5 m2/s με την εφαρμογή της μεθόδου FF. Τα αποτελέσματα αποδεικνύουν την υψηλή συμφωνία μεταξύ των μεθόδων RF και FF (απόκλιση < 2%).

Διαμόρφωση FF ειδικά για αδιαφανή υποστρώματα

Καμπύλη ιστορικού θερμοκρασίας και μετρούμενη θερμική διαχυτότητα λεπτού υμενίου Mo (90 nm) με τη μέθοδο FF

Προδιαγραφές

		`NanoTR`
Λέιζερ αντλίας	Πλάτος παλμού Μήκος κύματος Διάμετρος δέσμης	1 ns 1550 nm 100 μm
Λέιζερ ανιχνευτή	Πλάτος παλμού Μήκος κύματος Διάμετρος δέσμης	συνεχής 785 nm 50 μm
Στοιχεία μέτρησης		Θερμική διάχυση και απόδοση, διεπιφανειακή αντίσταση
Πάχος υμενίου δείγματος (μέθοδος RF)	Ρητίνη Κεραμικά Μέταλλο	30 nm ... 2 μm 300 nm ... 5 μm 1 μm ... 20 μm
Πάχος υμενίου δείγματος (μέθοδος FF)		Πάχος μεγαλύτερο από 1 μm
Υπόστρωμα	Υλικό Μέγεθος Πάχος	Αδιαφανές/Διαφανές 10 ... 20 mm τετράγωνο 1 mm max.
Συντελεστής θερμικής διάχυσης	Εύρος	0.01 ... 1000 mm²/s
	Ακρίβεια	± 6,2% με χρόνο μέτρησης 40 λεπτά, για CRM 5808A σε λειτουργία RF, πάχος 400 nm
	Επαναληψιμότητα	± 5%
Λογισμικό		Υπολογισμός θερμικών ιδιοτήτων, ανάλυση πολυστρωματικών στρώσεων, βάση δεδομένων

Φυλλάδια και δελτία δεδομένων

Λογισμικό

Επί τόπου προβολή και ανάλυση 100.000 shots

Το υπερσύγχρονο λογισμικό μέτρησης/ανάλυσης του NanoTR/PicoTR διαθέτει ένα εύχρηστο περιβάλλον εργασίας χρήστη που επιτρέπει τον ακριβή προσδιορισμό των θερμικών ιδιοτήτων των λεπτών υμενίων. Η εστίαση της δέσμης λέιζερ μπορεί να ρυθμιστεί από το λογισμικό και να ληφθεί εικόνα CCD.

NanoTR/PicoTR το λογισμικό εκτελείται υπό Microsoft Windows.

Το διάγραμμα δείχνει ότι σε χρόνο μέτρησης 1 μs μπορεί να ληφθεί μία καμπύλη μέτρησης.

Λήψη αποτελεσμάτων σε λίγα λεπτά

Σχετικές συσκευές

PicoTR
Θερμοανάκλαση στο πεδίο του χρόνου με χρήση παλμικού φωτός θέρμανσης
- Πλάτος παλμού: 0,5 ps
- 10 nm ... 900 nm Πάχος δείγματος
- 0.01 ... 1000 mm²/s Εύρος
LFA 467 HyperFlash^®
LFA 457 MicroFlash^®
Προσδιορισμός των θερμοφυσικών ιδιοτήτων
- Εύρος θερμοκρασιών: από -125°C έως 1100°C
- Δύο διαφορετικοί κλίβανοι με δυνατότητα αντικατάστασης από τον χρήστη
- Μέτρηση της θερμικής διάχυσης και της θερμικής αγωγιμότητας