Unlock Insights: Insights: Analyze & Test with PicoTR To

Kohokohdat

Menetelmä

Tekniset tiedot

Ohjelmisto

Ota yhteyttä

Media

Kohokohdat

Menetelmä termisen diffuusiokyvyn määrittämiseksi nanometrin paksuusalueella

Aika-alueen lämpöheijastavuusmenetelmät

Menetelmä termisen diffusiviteetin määrittämiseksi nanometrin paksuusalueella

Kun elektronisten laitteiden suunnittelussa on tapahtunut merkittävää edistystä ja siihen liittyy tarve tehokkaaseen lämmönhallintaan, tarkat lämpödiffuusiokyvyn/lämmönjohtavuuden mittaukset nanometrin alueella ovat tärkeämpiä kuin koskaan.

Japanissa toimiva National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) vastasi teollisuuden tarpeisiin jo 90-luvun alussa kehittämällä "pulssivalon avulla 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.

Ohutkalvonauhakaapelin lämmönjohtavuuden testaus

Elektronisten laitteiden suunnittelussa tapahtuneen merkittävän edistyksen ja siihen liittyvän tehokkaan lämmönhallinnan tarpeen myötä tarkat lämpödiffuusiokyvyn/lämmönjohtavuuden mittaukset nanometrin alueella ovat tärkeämpiä kuin koskaan.

Japanissa toimiva National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) vastasi teollisuuden tarpeisiin jo 90-luvun alussa 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.

Menetelmä

Time Domain Thermoreflectance Methods - Laser Flash -menetelmä ohuille kalvoille.

PicoTR avulla näytteeseen voidaan syöttää laserpulsseja (pumppulaser), joiden pulssin leveys on 0,5 ps ja aikajakso 50 ns. Lämpötilan vasteaika havaitaan myös näytelaserilla.

PicoTR avulla käyttäjä voi helposti vaihtaa RT- ja FF-tilan välillä.

PicoTR on Japanin teollisuusstandardien JIS R 1689 ja JIS R 1690 mukainen.

Kaavio, joka kuvaa laserspektroskopia-asennelmaa, jossa on pumppu- ja koettimen laserit, näytteen vuorovaikutus ja detektiokomponentit.

Lämpöheijastavuusmenetelmät

Ultranopea laser-salamamenetelmä - takakuumennus/etätunnistus (RF)

Termisen diffuusiokyvyn ja rajapinnan lämpöresistanssin määrittäminen

Koska ohuiden kerrosten ja kalvojen lämpöfysikaaliset ominaisuudet eroavat huomattavasti vastaavan massamateriaalin ominaisuuksista, tarvitaan tekniikka, jolla voidaan poistaa klassisen lasersalamamenetelmän (LFA) rajoitukset. Tämä niin sanottu ultranopea laserväläystekniikka tunnetaan myös nimellä takakuumennus-/etodennusmenetelmä.
Mittausjärjestely on samanlainen kuin perinteisessä LFA-menetelmässä: ilmaisin ja laser ovat läpinäkyvällä alustalla olevan näytteen vastakkaisilla puolilla. Mitattu lämpödiffuusiokyky on komponentti, joka kulkee näytteen pintaa vastaan kohtisuorassa olevan paksuuden läpi. Pumppulaser säteilee näytteen takapuolelle.

Näytteen lämmetessä sen pinnan LämpöheijastavuusLämpöheijastavuus on menetelmä, jolla määritetään nanometrin paksuisten ohuiden kalvojen lämpödiffuusiokyky ja lämmönjohtavuus.lämpöheijastavuus vaihtelee. LämpöheijastavuusLämpöheijastavuus on menetelmä, jolla määritetään nanometrin paksuisten ohuiden kalvojen lämpödiffuusiokyky ja lämmönjohtavuus.Lämpöheijastavuus lasketaan lämpötilan noususta (alempi kuvaaja). Tässä ohuen metallikalvon (Mo) lämpödiffuusiokyvyksi määritettiin 1,59 - ^10-5^m2/s.

RF-konfiguraatiokaavio, jossa havainnollistetaan laserin vuorovaikutusta läpinäkyvällä alustalla olevan näytteen kanssa materiaalianalyysia varten. — RF-konfiguraatio erityisesti läpinäkyviä aineita varten

90 nm:n Mo-ohutkalvon lämpötilahistoriakäyrä, jossa näkyy lämpödiffuusiokyky- ja johtavuusmittaukset. — Mo:n ohutkalvon (90 nm) lämpötilahistoriakäyrä ja mitattu lämpödiffuusiokyky RF-menetelmällä mitattuna

Aika-alueen LämpöheijastavuusLämpöheijastavuus on menetelmä, jolla määritetään nanometrin paksuisten ohuiden kalvojen lämpödiffuusiokyky ja lämmönjohtavuus.lämpöheijastavuus - etulämmitys/etutunnistus (FF)

Termisen diffuusiokyvyn ja termisen effuusiokyvyn määrittäminen

RF-menetelmän lisäksi mittaukset voidaan tehdä myös etulämmitys/etuhavaintokokoonpanossa (FF). Termi "etupuoli" viittaa substraatille laskeutuneen ohutkalvon avoimeen pintaan, kun taas "takapuoli" viittaa ohutkalvon ja substraatin väliseen rajaan.

FF-mittausasetelmassa (ylempi kuva) ilmaisin ja laser ovat samalla puolella näytettä. Ohutkalvon etupinnan alue, jonka halkaisija on useita kymmeniä mikrometrejä, kuumennetaan pumppulaserilla, ja anturilaser osoittaa samaan kohtaan. Pintalämpötilan muutos havaitaan.

Tätä menetelmää voidaan soveltaa läpinäkymättömillä alustoilla oleviin ohuisiin kerroksiin, joihin RF-tekniikka ei sovellu.

Vasemmalla olevassa esimerkissä ohuen metallikalvon (Mo) lämpödiffuusiokyvyksi määritettiin 1,61 - 10-5 m2/s FF-menetelmällä. Tulokset osoittavat, että RF- ja FF-moodien välillä vallitsee suuri yhdenmukaisuus (poikkeama < 2 %).

FF-menetelmää kuvaava kaavio, jossa havainnollistetaan läpinäkymättömien ja läpinäkyvien substraattien analysointia laserilla ja valodetektorilla. — FF-konfiguraatio erityisesti läpinäkymättömille alustoille

Kaavio, joka kuvaa kaasun adsorptioanalyysia TG- ja NH₃-mittausten avulla ja havainnollistaa reaktion dynamiikkaa lämpöanalyysissä. — Lämpötilahistoriakäyrä ja FF-menetelmällä mitattu Mo-ohutkalvon (90 nm) lämpödiffuusiokyky

Tekniset tiedot

		`PicoTR`
Pumppulaser	Pulssin leveys Aallonpituus Säteen halkaisija	0.5 ps 1550 nm 45 μm 45 μm
Näytelaser	Pulssin leveys Aallonpituus Säteen halkaisija	0.5 ps 775 nm 25 μm 25 μm
Mitatut arvot		Lämpödiffuusiokertoimet ja lämmön läpäisykertoimet, välikerrosten lämpöresistanssi
Näytekerroksen paksuus (RF-menetelmä)	Hartsi Keraaminen Metalli	10 nm ... 100 nm 10 nm ... 300 nm 100 nm ... 900 nm
Näytekerroksen paksuus (FF-menetelmä)		Paksumpi kuin 100 nm
Substraatit	Materiaali Koko Paksuus	Läpinäkymätön/läpinäkyvä 10 ... 20 mm neliö 1 mm max.
LämpöhajoavuusLämpödiffuusiokyky (a, yksikkö mm2/s) on materiaalikohtainen ominaisuus, jolla voidaan luonnehtia epävakaata lämmönjohtumista. Tämä arvo kuvaa sitä, kuinka nopeasti materiaali reagoi lämpötilan muutokseen.Lämpöhajoavuus	Valikoima	0.01 ... 1000 mm²/s
	Tarkkuus	± 6,2 % 40 minuutin mittausajalla, CRM 5808A:lle RF-tilassa, 400 nm:n paksuus
	Uusittavuus	± 5%
Ohjelmisto		Lämpöominaisuuksien laskenta, monikerrosanalyysi, tietokanta

Esitteet ja tietolehdet

Ohjelmisto

Paikan päällä tapahtuva näyttö ja 100 000 laukauksen analysointi

NanoTR/PicoTR -verkkopalvelun uusimmassa mittaus-/analyysiohjelmistossa on helppokäyttöinen käyttöliittymä, joka mahdollistaa ohutkalvojen lämpöominaisuuksien tarkan määrittämisen. Lasersäteen fokusointia voidaan säätää ohjelmiston avulla ja saada CCD-kuva.

NanoTR/PicoTR ohjelmisto toimii Microsoft Windows -käyttöjärjestelmässä.

Kuvaajasta nähdään, että 1 μs:n mittaajassa saadaan yksi mittauskäyrä.

Lämpöanalyysiohjelmiston käyttöliittymä, jossa näytetään lämpötilan nousun kuvaajat ja lasketut lämpödiffuusiotulokset.

Tulosten saaminen muutamassa minuutissa

NanoTR ohjelmistokäyttöliittymä, jossa näytetään mittauskäyrät, joissa on lämpötilan nousun analyysin ja aikavälien data-asetukset.

Aiheeseen liittyvät laitteet

NanoTR
Aika-alueen LämpöheijastavuusLämpöheijastavuus on menetelmä, jolla määritetään nanometrin paksuisten ohuiden kalvojen lämpödiffuusiokyky ja lämmönjohtavuus.lämpöheijastavuus käyttäen pulssivalolämmitystä
- Pulssin leveys: 1 ns
- 30 nm ... 20 μm Näytteen paksuus
- 0.01 ... 1000 mm²/s Alue
LFA 457 MicroFlash^®
Lämpöfysikaalisten ominaisuuksien määrittäminen
- Lämpötila-alue: -125 °C:sta 1100 °C:seen
- Kaksi erilaista käyttäjän vaihdettavissa olevaa uunia
- Lämpödiffuusiokyvyn ja lämmönjohtavuuden mittaaminen
LFA 717 HyperFlash^®
Nopea, kosketukseton menetelmä lämpödiffuusiokyvyn määrittämiseksi
- Lämpötila-alue: -100°C - 500°C
- Enintään 16 näytteen samanaikainen mittaus
- Laajin näytteenpidike- ja näytemateriaalivalikoima