NanoTR
Termorreflectancia 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 mediante calentamiento con luz pulsada
Destacados
Método de determinación 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 en el rango de espesor del nanómetro
Métodos 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
Método para la determinación 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 en el rango de espesores nanométricos
Con el significativo progreso en el diseño de dispositivos electrónicos y la necesidad asociada de una gestión térmica eficiente, las mediciones precisas de 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 / 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 en el rango nanométrico son más que nunca cruciales.
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 la década de 1990. 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 varios 10 μm hasta el rango nanométrico.
En octubre de 2020, PicoTherm se unió al grupo NETZSCH como filial de NETZSCH Japan. En combinación con nuestros sistemas LFA, NETZSCH puede ofrecer ahora la solución para películas finas en el rango nanométrico hasta materiales a granel en el rango de mm.
Con los importantes avances en el diseño de dispositivos electrónicos y la necesidad asociada de una gestión térmica eficiente, las 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 / 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 en el rango nanométrico son más cruciales que nunca.
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 espesores de varios 10 μm hasta el rango nanométrico.
Método
Métodos 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 - El método Laser Flash para películas finas
NanoTRpermite realizar mediciones de alta velocidad. Con este 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, se irradia periódicamente (20 μs) a la muestra un pulso láser de 1 ns de anchura de pulso.
La respuesta de temperatura resultante se aplica a un láser de onda continua (láser de sonda). Se puede alcanzar una excelente relación s/n mediante la integración a alta velocidad de señales repetitivas. Puede conmutarse fácilmente entre las configuraciones RF y FF mediante el software para una amplia variedad de muestras.
NanoTR es conforme a JIS R 1689, JIS R 1690, y trazable SI por el estándar de película fina de tiempo de difusión del calor (RM1301-a), suministrado por el AIST.
Métodos de termorreflexión
Método de flash láser ultrarrápido - Calentamiento trasero/Detección delantera (RF)
Determinación 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 y la resistencia térmica interfacial
El hecho de que las propiedades termofísicas de las capas finas y las películas difieran considerablemente de las del material a granel correspondiente requiere una técnica que supere las limitaciones del método clásico de flash láser (LFA). La denominada técnica de destello láser ultrarrápido también se conoce como método de calentamiento posterior/detección frontal.
La configuración de la medición es similar a la del LFA convencional: el detector y el láser se encuentran en lados opuestos de la muestra, que está situada sobre un sustrato transparente. 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 medida es el componente a través del espesor perpendicular a la superficie de la muestra. El láser de bombeo irradia la cara posterior de la muestra.
A medida que la muestra se calienta, su TermorreflexiónLa termorreflexión es un método para determinar la difusividad térmica y la conductividad térmica de películas finas con espesores en el rango nanométrico.termorreflexión superficial varía. 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 se calcula a partir del aumento de temperatura (gráfico inferior). Aquí, 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 una fina película metálica (Mo) se determinó en 1,59 - 10-5m2/s.
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 - Calentamiento frontal/Detección frontal (FF)
Determinación de la difusividad térmica y la efusividad térmica
Además del método RF, también pueden realizarse mediciones en una configuración de calentamiento frontal/detección frontal (FF). El término "frontal" se refiere a la superficie abierta de la película delgada depositada sobre un sustrato, mientras que "posterior" se refiere al límite entre la película delgada y el sustrato.
En la configuración de medición FF (imagen superior), el detector y el láser se encuentran en el mismo lado de la muestra. Un láser de bombeo calienta un área de la cara frontal de la película delgada con un diámetro de varias decenas de micrómetros, y un láser de sonda apunta a la misma posición. Se observa el cambio de temperatura de la superficie.
Este método puede aplicarse a capas finas sobre sustratos no transparentes para los que la técnica de radiofrecuencia no es adecuada.
En el ejemplo de la izquierda, la difusividad térmica de una fina película metálica (Mo) se determinó en 1,61 - 10-5 m2/s aplicando el método FF. Los resultados demuestran la gran concordancia entre los modos RF y FF (desviación < 2%).
NanoTR es conforme a JIS R 1689, JIS R 1690, y trazable SI por el estándar de película fina de tiempo de difusión térmica (RM1301-a), suministrado por el AIST.
- JIS R 1689 "Determinación de la difusividad térmica de películas cerámicas finas mediante el método de termorreflexión por calentamiento con luz pulsada"
- JIS R 1690 "Determinación de la resistencia térmica interfacial entre películas cerámicas finas y películas metálicas"
"Métodos de termorreflexión por calentamiento por pulsos de luz para mediciones de propiedades termofísicas de películas delgadas"
Tetsuya BABA
"Desarrollo de material de referencia de película fina para la difusividad térmica"
Takashi YAGI, Naoyuki TAKETOSHI, Tetsuya BABA
"Observación directa de la transferencia de energía térmica a través de la película metálica delgada sobre sustratos de silicio mediante una técnica de termorreflexión por detección del frente de calentamiento posterior"
Shakhawat H. FIROZ, Takashi YAGI, Naoyuki TAKETOSHI, Kazuko ISHIKAWA, Tetsuya BABA
"Medición de la difusividad térmica en una célula de yunque de diamante mediante una técnica de termorreflexión por impulsos de luz"
Takashi YAGI, Tetsuya BABA, et al.
Especificaciones
Software
Visualización in situ y análisis de 100.000 disparos
El software de medición/análisis de última generación de NanoTR/PicoTR dispone de una interfaz de usuario de fácil manejo que permite determinar con precisión las propiedades térmicas de las películas finas. El software permite ajustar el enfoque del haz láser y obtener imágenes CCD.
NanoTR/ El softwarePicoTR funciona con Microsoft Windows.
El gráfico muestra que en 1 μs de tiempo de medición puede obtenerse una curva de medición.
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