Ξεκλειδώστε Insights: PicoTR σήμερα!

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

Με το PicoTR, μπορούν να εφαρμοστούν στο δείγμα παλμοί λέιζερ (λέιζερ αντλίας) με πλάτος παλμού 0,5 ps και χρονική περίοδο 50 ns. Ο χρόνος απόκρισης της θερμοκρασίας ανιχνεύεται επίσης από το λέιζερ του δείγματος.

PicoTR επιτρέπει στον χρήστη να εναλλάσσεται εύκολα μεταξύ της λειτουργίας RT και FF.

PicoTR συμμορφώνεται με τα ιαπωνικά βιομηχανικά πρότυπα JIS R 1689 και JIS R 1690.

Διάγραμμα που απεικονίζει μια διάταξη φασματοσκοπίας λέιζερ με λέιζερ αντλίας και ανιχνευτή, αλληλεπίδραση του δείγματος και εξαρτήματα ανίχνευσης.

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.

Διάγραμμα διαμόρφωσης RF που απεικονίζει τις αλληλεπιδράσεις του λέιζερ με ένα δείγμα σε διαφανές υπόστρωμα για την ανάλυση υλικών. — Διαμόρφωση RF ειδικά για διαφανείς ουσίες

Καμπύλη ιστορικού θερμοκρασίας ενός λεπτού υμενίου Mo 90 nm με μετρήσεις θερμικής διάχυσης και αγωγιμότητας. — 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%).

Διάγραμμα μεθόδου FF που απεικονίζει τη διάταξη για την ανάλυση αδιαφανών και διαφανών υποστρωμάτων με λέιζερ και φωτοανιχνευτή. — Διαμόρφωση FF ειδικά για αδιαφανή υποστρώματα

Γράφημα που απεικονίζει την ανάλυση προσρόφησης αερίου με μετρήσεις TG και NH₃, απεικονίζοντας τη δυναμική της αντίδρασης στη θερμική ανάλυση. — Καμπύλη ιστορικού θερμοκρασίας και μετρούμενη θερμική διαχυτότητα λεπτού υμενίου Mo (90 nm) με τη μέθοδο FF

Προδιαγραφές

		`PicoTR`
Λέιζερ αντλίας	Πλάτος παλμού Μήκος κύματος Διάμετρος δέσμης	0.5 ps 1550 nm 45 μm
Λέιζερ δείγματος	Πλάτος παλμού Μήκος κύματος Διάμετρος δέσμης	0.5 ps 775 nm 25 μm
Μετρούμενες τιμές		Συντελεστές θερμικής διάχυσης και διείσδυσης θερμότητας, θερμική αντίσταση των ενδιάμεσων στρωμάτων
Πάχος στρώματος δείγματος (μέθοδος RF)	Ρητίνη Κεραμικό Μέταλλο	10 nm ... 100 nm 10 nm ... 300 nm 100 nm ... 900 nm
Πάχος στρώματος δείγματος (μέθοδος FF)		Πάχος άνω των 100 nm
Υποστρώματα	Υλικό Μέγεθος Πάχος	Αδιαφανές/διαφανές 10 ... 20 mm τετράγωνο 1 mm max.
Θερμική διάχυση	Εύρος	0.01 ... 1000 mm²/s
	Ακρίβεια	± 6,2 % με χρόνο μέτρησης 40 λεπτών, για το CRM 5808A σε λειτουργία RF, πάχος 400 nm
	Αναπαραγωγιμότητα	± 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.

Διεπαφή λογισμικού θερμικής ανάλυσης που εμφανίζει γραφήματα αύξησης της θερμοκρασίας και υπολογισμένα αποτελέσματα θερμικής διάχυσης.

Λήψη αποτελεσμάτων σε λίγα λεπτά

NanoTR διεπαφή λογισμικού που εμφανίζει γραφήματα μετρήσεων με ρυθμίσεις δεδομένων για την ανάλυση της αύξησης της θερμοκρασίας και των χρονικών διαστημάτων.

Σχετικές συσκευές

NanoTR
Θερμοανάκλαση στο πεδίο του χρόνου με χρήση παλμικού φωτός θέρμανσης
- Πλάτος παλμού: 1 ns
- 30 nm ... 20 μm Πάχος δείγματος
- 0.01 ... 1000 mm²/s Εύρος
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
LFA 717 HyperFlash^®
Γρήγορη μέθοδος μη επαφής για τον προσδιορισμό της θερμικής διαχυτότητας
- Εύρος θερμοκρασίας: -100°C έως 500°C
- Ταυτόχρονη μέτρηση έως και 16 δειγμάτων
- Ευρύτερο εύρος υποδοχών δειγμάτων και υλικών δειγμάτων