TDTR
Aikatoimialueen lämpöheijastavuuden analysaattori
LämpöheijastavuusLämpöheijastavuus on menetelmä, jolla määritetään nanometrin paksuisten ohuiden kalvojen lämpödiffuusiokyky ja lämmönjohtavuus.Lämpöheijastavuus on menetelmä, jolla määritetään nanometrin paksuisten ohutkalvojen lämpödiffuusiokyky ja LämmönjohtavuusLämmönjohtavuus (λ, yksikkö W/(m-K)) kuvaa lämmön muodossa olevan energian kulkeutumista massakappaleen läpi lämpötilagradientin vaikutuksesta (ks. kuva 1). Termodynamiikan toisen lain mukaan lämpö virtaa aina alemman lämpötilan suuntaan.lämmönjohtavuus.
Japanissa toimiva National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) vastasi jo 90-luvun alussa teollisuuden tarpeisiin kehittämällä "pulssivalolla lämmittävän lämpöheijastusmenetelmän". PicoTherm Corporation perustettiin vuonna 2008, jolloin lanseerattiin nanosekunnin lämpöheijastuslaite "NanoTR" ja pikosekunnin lämpöheijastinlaite "PicoTR", joiden avulla voidaan mitata absoluuttisesti ohuiden kalvojen lämpödiffuusiokykyä useiden 10 μm:n paksuusalueelta aina nanometrin alueelle asti.
Lokakuussa 2020 PicoTherm liittyi NETZSCH -konserniin NETZSCH Japanin tytäryhtiönä. Yhdessä LFA-järjestelmiemme kanssa NETZSCH voi nyt tarjota ratkaisun ohuille kalvoille nanometrin alueelta aina mm:n bulkkimateriaaleihin asti.
Lämpöheijastuvuus pulssivalolämmityksen avulla
Toisin kuin tavanomaisessa lasersalamamenetelmässä, tässä menetelmässä ei käytetä infrapuna-anturia mittaamaan näytteen lämpötilan nousua lyhyen laserpulssin jälkeen. Sen sijaan pinnan lämpötilasta riippuvaa heijastuvuutta käytetään mittaussignaalin (jännitteen muutoksen) tuottamiseen.
Ohutkalvo kuumennetaan lyhyellä laserpulssijaksolla (pumppulaser). Samaan aikaan ylimääräinen laser (koettimen laser) jätetään jatkuvasti päälle. Koettimen laservalo heijastuu kalvon pinnasta ilmaisimeen. Ilmaisimessa tapahtuvan jännitteen muutoksen absoluuttinen arvo on verrannollinen kalvon pinnan lämpötilan muutokseen. Jännitteen muutoksen (termogrammi) perusteella tehtävällä mallilaskelmalla saadaan ohuiden kalvojen terminen diffuusioaika ja LämpöhajoavuusLämpödiffuusiokyky (a, yksikkö mm2/s) on materiaalikohtainen ominaisuus, jolla voidaan luonnehtia epävakaata lämmönjohtumista. Tämä arvo kuvaa sitä, kuinka nopeasti materiaali reagoi lämpötilan muutokseen.terminen diffuusiokyky.
Terminen diffuusioaika (t) on riippuvainen paksuudesta (d) ja termisestä diffuusiokyvystä (a). Mahdolliset termisen diffuusioajan vaihteluvälit näkyvät kuvassa 1. Esimerkiksi LFA 467:n alaraja on ~500 µs, mikä on verrattavissa kuparilevyyn, jonka paksuus on 200 µm. Sitä vastoin PicoTR (pikosekunnin lämpöheijastuslaite) pystyy mittaamaan molybdeenikalvon, jonka paksuus on 100 µm. Sovelluksissa, jotka sijoittuvat LFA: n ja LFA: n väliselle alueelle, voidaan käyttää PicoTRvälissä, kustannustehokkaampi NanoTR (nanosekunnin lämpöheijastuslaite) on saatavilla.
