Analizador de termorreflexión en el dominio del tiempo

Para determinar la Difusividad térmicaLa difusividad térmica (a con la unidad mm2/s) es una propiedad específica de los materiales para caracterizar la conducción de calor inestable. Este valor describe la rapidez con la que un material reacciona a un cambio de temperatura.difusividad térmica y la Conductividad térmicaLa conductividad térmica (λ con la unidad W/(m-K)) describe el transporte de energía -en forma de calor- a través de un cuerpo de masa como resultado de un gradiente de temperatura (véase la fig. 1). Según la segunda ley de la termodinámica, el calor siempre fluye en la dirección de la temperatura más baja.conductividad térmica de películas delgadas con espesores en el rango nanométrico

El método LFA puede utilizarse normalmente en muestras con un grosor de entre 0,1 mm y 6 mm. Sin embargo, con los diseños cada vez más avanzados de los instrumentos electrónicos y la demanda asociada de una gestión térmica eficiente, es más importante que nunca conseguir mediciones precisas de la Difusividad térmicaLa difusividad térmica (a con la unidad mm2/s) es una propiedad específica de los materiales para caracterizar la conducción de calor inestable. Este valor describe la rapidez con la que un material reacciona a un cambio de temperatura.difusividad térmica, la Conductividad térmicaLa conductividad térmica (λ con la unidad W/(m-K)) describe el transporte de energía -en forma de calor- a través de un cuerpo de masa como resultado de un gradiente de temperatura (véase la fig. 1). Según la segunda ley de la termodinámica, el calor siempre fluye en la dirección de la temperatura más baja.conductividad térmica y la Resistencia de contactoSegún la segunda ley de la termodinámica, la transferencia de calor entre dos sistemas siempre se mueve en la dirección de mayor a menor temperatura. La cantidad de energía térmica transferida por conducción de calor, por ejemplo, a través de un muro de un edificio, está influida por las resistencias térmicas del muro de hormigón y de la capa aislante.resistencia de contacto de transición en el rango nanométrico. En este ámbito de aplicación, el grosor de los materiales oscila entre 10 nm y 20 µm. Pueden adoptar la forma de almacenamiento por cambio de fase (PCM), películas finas termoeléctricas, diodos emisores de luz (LED), capas dieléctricas de interfaz o incluso películas conductoras transparentes (TCF).

Nuestros analizadores de termorreflexión en el dominio del tiempo

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Ventajas de los instrumentos TDTR de NETZSCH

NETZSCH Los analizadores de TermorreflexiónLa termorreflexión es un método para determinar la difusividad térmica y la conductividad térmica de películas finas con espesores en el rango nanométrico.termorreflexión en el Dominio del tiempoUn análisis en el dominio del tiempo se basa en los cambios de las señales físicas relacionados con el tiempo. Un gráfico en el dominio del tiempo muestra cómo cambia una señal a lo largo del tiempo. En el caso de la termorreflexión o del método del destello láser, la señal del detector (cambio de tensión) se registra -como mínimo- en el intervalo de tiempo entre la entrada de energía y el máximo de la señal (por ejemplo, en el modo RF) o en función del tiempo previsto de difusión del calor (por ejemplo, en el modo FF).dominio del tiempo (TDTR) permiten realizar una caracterización térmica precisa y no destructiva de películas ultrafinas e interfaces de unos pocos nanómetros a decenas de micrómetros de grosor. Mediante pulsos láser ultrarrápidos, estos analizadores proporcionan datos precisos sobre la Difusividad térmicaLa difusividad térmica (a con la unidad mm2/s) es una propiedad específica de los materiales para caracterizar la conducción de calor inestable. Este valor describe la rapidez con la que un material reacciona a un cambio de temperatura.difusividad térmica, la Conductividad térmicaLa conductividad térmica (λ con la unidad W/(m-K)) describe el transporte de energía -en forma de calor- a través de un cuerpo de masa como resultado de un gradiente de temperatura (véase la fig. 1). Según la segunda ley de la termodinámica, el calor siempre fluye en la dirección de la temperatura más baja.conductividad térmica y la resistencia térmica interfacial en cuestión de minutos, incluso en muestras delicadas o con patrones.

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Principio del método TDTR

Termorreflexión mediante calentamiento por luz pulsada

A diferencia del método de destello láser convencional, no se utiliza un detector de infrarrojos para medir el aumento de temperatura de la muestra tras un pulso láser corto, sino que se utiliza la reflectividad dependiente de la temperatura de una superficie para generar la señal de medición (cambio de tensión). En su lugar, se utiliza la reflectividad dependiente de la temperatura de una superficie para generar la señal de medición (cambio de tensión).

La película fina se calienta mediante un pulso láser corto (láser de bombeo). Al mismo tiempo, se deja encendido continuamente un láser adicional (láser de sonda). La luz láser del láser de sonda se refleja en el detector a través de la superficie de la película. El valor absoluto del cambio de tensión en el detector es proporcional al cambio de temperatura de la superficie de la película. Un modelo de cálculo basado en el cambio de tensión proporciona el tiempo de difusión del calor y la Difusividad térmicaLa difusividad térmica (a con la unidad mm2/s) es una propiedad específica de los materiales para caracterizar la conducción de calor inestable. Este valor describe la rapidez con la que un material reacciona a un cambio de temperatura.difusividad térmica de las películas finas.

El tiempo de difusión del calor (t) depende del espesor (d) y de la Difusividad térmicaLa difusividad térmica (a con la unidad mm2/s) es una propiedad específica de los materiales para caracterizar la conducción de calor inestable. Este valor describe la rapidez con la que un material reacciona a un cambio de temperatura.difusividad térmica (a). En la figura 1 pueden verse los posibles intervalos de tiempo de difusión del calor. El límite inferior para el LFA 467, por ejemplo, es de ~500 µs, lo que es comparable a una placa de cobre con un espesor de 200 µm. En contraste con esto, el PicoTR (aparato de TermorreflexiónLa termorreflexión es un método para determinar la difusividad térmica y la conductividad térmica de películas finas con espesores en el rango nanométrico.termorreflexión de pico-segundos) es capaz de medir una película de molibdeno con un espesor de 100 nm. Para aplicaciones en el rango comprendido entre el LFA y el PicoTRel más rentable NanoTR (aparato de TermorreflexiónLa termorreflexión es un método para determinar la difusividad térmica y la conductividad térmica de películas finas con espesores en el rango nanométrico.termorreflexión de nanosegundos).

Gestión térmica de películas finas

El Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología Industrial Avanzada (AIST) de Japón ya respondió a las necesidades de la industria con el desarrollo de un "método de TermorreflexiónLa termorreflexión es un método para determinar la difusividad térmica y la conductividad térmica de películas finas con espesores en el rango nanométrico.termorreflexión por calentamiento con luz pulsada" a principios de los años 90. PicoTherm Corporation se fundó en 2008 con el lanzamiento de un aparato de TermorreflexiónLa termorreflexión es un método para determinar la difusividad térmica y la conductividad térmica de películas finas con espesores en el rango nanométrico.termorreflexión de nanosegundos "NanoTR" y un aparato de TermorreflexiónLa termorreflexión es un método para determinar la difusividad térmica y la conductividad térmica de películas finas con espesores en el rango nanométrico.termorreflexión de pico-segundos, "PicoTR", que permite realizar mediciones absolutas de la Difusividad térmicaLa difusividad térmica (a con la unidad mm2/s) es una propiedad específica de los materiales para caracterizar la conducción de calor inestable. Este valor describe la rapidez con la que un material reacciona a un cambio de temperatura.difusividad térmica de películas finas en un rango de grosor de varias decenas de micrómetros hasta el rango nanométrico.

En octubre de 2020, PicoTherm se incorporó al grupo NETZSCH como filial de NETZSCH Japan. En combinación con nuestros sistemas LFA, la línea de productos de PicoTherm permite ahora a NETZSCH ofrecer soluciones para todo tipo de materiales, desde películas finas en el rango nanométrico hasta materiales a granel en el rango milimétrico.

Preguntas frecuentes

Aplicaciones de la termorreflexión

La gestión del flujo de calor en los dispositivos modernos empieza por comprender cómo se comportan las películas finas y las interfaces. Los analizadores NETZSCH NanoTR y PicoTR utilizan la TermorreflexiónLa termorreflexión es un método para determinar la difusividad térmica y la conductividad térmica de películas finas con espesores en el rango nanométrico.termorreflexión en el Dominio del tiempoUn análisis en el dominio del tiempo se basa en los cambios de las señales físicas relacionados con el tiempo. Un gráfico en el dominio del tiempo muestra cómo cambia una señal a lo largo del tiempo. En el caso de la termorreflexión o del método del destello láser, la señal del detector (cambio de tensión) se registra -como mínimo- en el intervalo de tiempo entre la entrada de energía y el máximo de la señal (por ejemplo, en el modo RF) o en función del tiempo previsto de difusión del calor (por ejemplo, en el modo FF).dominio del tiempo (TDTR) para proporcionar mediciones precisas y sin contacto de la difusividad térmica, la Conductividad térmicaLa conductividad térmica (λ con la unidad W/(m-K)) describe el transporte de energía -en forma de calor- a través de un cuerpo de masa como resultado de un gradiente de temperatura (véase la fig. 1). Según la segunda ley de la termodinámica, el calor siempre fluye en la dirección de la temperatura más baja.conductividad térmica y la resistencia térmica interfacial en películas de unos pocos nanómetros a varios micrómetros de espesor. Tanto si está desarrollando microelectrónica de nueva generación, mejorando la eficiencia de los LED u optimizando los materiales de las baterías, estos instrumentos proporcionan los datos que necesita para diseñar materiales y sistemas con un rendimiento térmico superior.

Las aplicaciones típicas incluyen:

  • Dispositivos LED y láser
    • Medición de la conductividad térmica de capas epitaxiales y sustratos
    • Análisis de la resistencia de la interfaz para capas que propagan el calor
  • Recubrimientos de película fina
    • Comportamiento térmico de revestimientos ópticos, revestimientos duros y capas protectoras
    • Verificación de la uniformidad de capas en obleas o sustratos
  • Materiales termoeléctricos
    • Evaluación de elementos termoeléctricos de película fina para la optimización de la eficiencia
  • Almacenamiento de datos y fotónica
    • Gestión del calor en capas de almacenamiento magnético y componentes fotónicos
  • Materiales para baterías y energía
    • Propiedades térmicas de revestimientos finos de electrodos, separadores y capas sólidas de electrolitos
  • Investigación y desarrollo
    • Cribado de materiales para nanotecnología, compuestos avanzados y nuevas películas funcionales
    • Estudios de resistencia térmica interfacial (resistencia Kapitza) en sistemas multicapa

Medios de comunicación y formación

Vídeos sobre el método de termorreflexión en el dominio del tiempo

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Conozca el principio básico de la termorreflexión por luz pulsada, sus aplicaciones, muestras típicas, preparación de muestras y campos de aplicación.

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