KISAH SUKSES PELANGGAN
Memungkinkan Terobosan dalam Penelitian Transistor Termal
Memungkinkan Terobosan dalam Penelitian Transistor Termal: Pelajari bagaimana Universitas Hokkaido Menggunakan NETZSCH PicoTR untuk Mendorong Batas Pengukuran Film Tipis
Hiromichi Ohta dan timnya berada di garis depan dalam penelitian transistor termal elektrokimia solid-state. Dengan menggunakan penganalisis NETZSCH PicoTR , mereka dapat secara tepat mengukur sifat termofisik film ultra-tipis - langkah penting untuk mewujudkan teknologi manajemen termal generasi berikutnya.
Dalam kisah sukses pelanggan ini, kami mewawancarai pelanggan jangka panjang kami, Prof. Hiromichi Ohtadirektur Institut Penelitian Ilmu Elektronik, Universitas Hokkaido, Jepang. Beliau menggunakan instrumenNETZSCH PicoTR untuk mengukur film tipis yang digunakan dalam transistor termal. Laboratorium penelitiannya di Universitas Hokkaido adalah yang pertama kali mengembangkan transistor termal elektrokimia solid-state.
Wawancara dilakukan oleh Narumi Fukuda dan Kazuko Ishikawa (NETZSCH Jepang)
Tentang narasumber, Prof. Hiromichi Ohta
Hiromichi Ohta (gambar 1) lahir pada tahun 1971. Beliau lulus dari Fakultas Teknik di Universitas Saitama pada bulan Maret 1994. Setelah menyelesaikan gelar master dalam bidang kimia terapan di Sekolah Pascasarjana Teknik Universitas Nagoya pada bulan Maret 1996, beliau bekerja sebagai peneliti di Laboratorium Pengembangan Teknologi Energi Lunak Sanyo Electric Co, Ltd, dan juga sebagai peneliti di Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Lanjutan HOYA Corporation. Beliau juga menjabat sebagai ketua kelompok ERATO Hosono Transparent ElectroActive Materials Project.
Pada tahun 2003, beliau menjadi profesor di Sekolah Pascasarjana Teknik Universitas Nagoya. Pada tahun 2012, beliau menjadi profesor di Research Institute for Electronic Science Universitas Hokkaido, posisi yang masih dipegangnya hingga saat ini. Sejak tahun 2025, beliau menjabat sebagai Direktur Research Institute for Electronic Science. Beliau meraih gelar Ph.D. di bidang Teknik dari Tokyo Institute of Technology (2001).
Bidang penelitian utamanya meliputi transistor termal (sakelar termal), bahan konversi termoelektrik, dan transistor film tipis oksida. Beliau telah menulis lebih dari 280 makalah jurnal yang ditinjau oleh rekan sejawat, yang telah dikutip lebih dari 24.800 kali, dengan indeks H-indeks 61.
Tentang Research Institute for Electronic Science (RIES)
Lembaga Penelitian Ilmu Elektronik (RIES) di Universitas Hokkaido (gambar 2) pada awalnya didirikan pada tahun 1943 sebagai Lembaga Penelitian Gelombang Ultra Pendek. Kemudian, lembaga ini berubah menjadi Institut Listrik Terapan sebelum menggunakan namanya yang sekarang pada tahun 1993. Melalui penelitian dan pendidikan yang mutakhir, RIES terus berkontribusi pada kemajuan ilmu pengetahuan elektronik.
RIES terdiri dari tiga divisi penelitian utama: Divisi Fotonika dan Ilmu Optik, Divisi Ilmu Material dan Molekuler, dan Divisi Ilmu Hayati. Selain itu, RIES juga menaungi Pusat Penelitian Nanoteknologi Hijau dan Pusat Penelitian Matematika untuk Kreativitas Sosial.
Mengapa NETZSCH PicoTR ?
NETZSCH: Prof. Ohta, mengapa Anda memilih instrumen NETZSCH untuk penelitian Anda? Tolong ceritakan lebih banyak tentang tujuan analisis Anda dan faktor-faktor utama yang mempengaruhi keputusan Anda.
Prof. Ohta:
"Saya telah meneliti film tipis untuk waktu yang lama. Dalam hal teknologi konversi termoelektrik, mengukur Konduktivitas TermalKonduktivitas termal (λ dengan satuan W/(m-K)) menggambarkan pengangkutan energi - dalam bentuk panas - melalui benda bermassa sebagai hasil dari gradien suhu (lihat gbr. 1). Menurut hukum termodinamika kedua, panas selalu mengalir ke arah suhu yang lebih rendah.konduktivitas termal sangat penting. Sebelum pengembangan metode PicoTRsaya berpikir, "Mengukur film tipis itu sulit," "Hanya orang yang ahli yang dapat mengukurnya," dan "Tidak ada perangkat yang tersedia untuk mengukur film tipis."
Orang-orang sering menasihati saya: "Mengapa tidak mengukur dengan menggunakan metode 3-omega?" Tetapi, ada persepsi yang kuat bahwa hal ini tidak mungkin dilakukan tanpa teknologi pemolaan garis halus logam.
Namun demikian, ketika PicoTR dirilis, saya segera mendengarnya, dan ada rumor yang mengatakan, "Perangkat ini tampaknya dapat mengukur film tipis." Pada waktu itu, kebetulan saya mendapatkan hibah penelitian yang saya ajukan, jadi saya memutuskan untuk mencoba menggunakan PicoTR (gambar 3) dan memperkenalkannya di institut kami. Dengan sukses!
Saat ini, saya sedang meneliti film tipis untuk mengembangkan transistor termal elektrokimia keadaan padat. Saya yakin bahwa PicoTR sangat cocok untuk mengukurnya."
Fitur Unik yang Membuat Perbedaan
NETZSCH: Apakah ada fitur dari sistem PicoTR yang Anda gunakan yang sangat berguna untuk aplikasi spesifik Anda?
Prof. OHTA:
"Salah satu fitur unik dari PicoTR adalah waktu tunda 50 nanodetik. Ketika saya mempresentasikan data ini di konferensi internasional, saya sering ditanya, "Bukankah itu kesalahan? Bukankah seharusnya 5 nanodetik?" Para peneliti di lembaga lain, tampaknya hanya memiliki perangkat dengan waktu tunda sekitar 5 nanodetik.
Apabila mengukur dalam mode FF dan mengambil waktu tunda pada sumbu horizontal, peluruhan sinyal Lebih banyak lagi pantulanThermoreflectance adalah metode untuk menentukan difusivitas termal dan konduktivitas termal film tipis dengan ketebalan dalam kisaran nanometer.termorefleksi dapat diamati (gambar 4). Namun demikian, terdapat data yang dapat diamati untuk pertama kali apabila mengukur hingga 50 nanodetik. Oleh karena itu, saya merasa agak merepotkan untuk melakukan pengukuran dengan perangkat yang hanya dapat melihat hingga 5 nanodetik."
Pada gambar di bawah ini, garis biru menunjukkan data yang diukur oleh PicoTR, dan garis merah menunjukkan data yang dipasang untuk analisis (gambar 5). Jika pengukuran aktual dan pencocokan cocok hingga 50 nanodetik, maka jelas bahwa nilai hasil analisis adalah benar. Jika hanya dapat mengukur hingga 5 nanodetik, maka akan ada ketidakpastian dalam hasilnya. Oleh karena itu, menurut saya, kemampuan mengukur hingga 50 nanodetik adalah salah satu kekuatan besar PicoTR.
Prof. Ohta:
"Setiap kali saya memberikan kuliah di luar negeri, selalu ada mahasiswa di antara para hadirin yang menggunakan sistem serupa dan aktif sebagai guru dan profesor di berbagai tempat, termasuk Hong Kong, Tiongkok, dan Korea. Ketika mereka melihat data saya, mereka selalu terkejut dan berkata, "50 nanodetik!? Bukankah ada angka nol tambahan?". Menurut saya, sungguh hebat bahwa PicoTR dapat mengamati sinyal thermoreflectance hingga 50 nanodetik.
Keuntungan lainnya adalah Anda dapat mengoperasikan sistem NETZSCH bahkan tanpa pengetahuan yang mendalam. Saya tidak memiliki banyak pengetahuan tentang analisis termal, jadi, meskipun seseorang mengatakan kepada saya untuk membuat instrumen analisis termal untuk film tipis dan memberi saya bagian-bagiannya, saya tidak akan pernah bisa melakukannya. (Dia tertawa)
Para peneliti dan insinyur yang berspesialisasi dalam analisis termal sering kali mengumpulkan suku cadang, membangun instrumen, dan melakukan pengukuran sendiri. Jadi, perangkat TDTR (Time-Domain Thermoreflectance) biasanya jauh lebih besar dan hanya mengukur hingga 5 nanodetik. Namun, PicoTR, dengan desainnya yang ringkas, memungkinkan Anda untuk mendapatkan data hanya dengan sekali klik."
Komentar oleh NETZSCH: Seperti yang Anda sebutkan, mereka yang bekerja dengan penundaan optik TDTR sering kali kesulitan untuk menyelaraskan sinar laser di luar angkasa, yang bisa sangat menantang. Kami pikir salah satu alasan mengapa PicoTR dengan penundaan elektrik dapat dikomersialkan adalah karena penyelarasannya jauh lebih mudah.
Dari Data Laboratorium ke Dampak Dunia Nyata
NETZSCH: Bagaimana hasil analisis mempengaruhi penelitian Anda? Apakah Anda dapat memperoleh wawasan baru, atau apakah ada perkembangan yang sama sekali baru?
Prof. Ohta:
"Saya rasa kami tidak dapat memasarkan transistor termal elektrokimia solid-state tanpa THE PicoTR.
Dalam penelitian transistor termal, transistor termal harus berulang kali dinyalakan dan dimatikan serta diukur perubahan konduktivitas termalnya. Ketika saya pertama kali mengirimkan makalah saya, saya melakukan 10 kali pengulangan dan bisa mendapatkan 10 pengukuran, jadi saya mengirimkan makalah dengan data tersebut.
Namun demikian, selama proses peninjauan makalah yang lebih baru, saya ditanya, "Tolong ukur 10 pangkat 6 (1 juta) kali." Jelas, itu tidak masuk akal, jadi saya harus menguranginya menjadi 100 kali. Bahkan 100 kali pun cukup menantang. Pada akhirnya, saya memutuskan untuk melakukan pengukuran dengan PicoTR setiap 10 kali percobaan. Berdasarkan pengalaman ini, saya menyadari bahwa akan lebih bagus lagi jika PicoTR dapat memprediksi perubahan Konduktivitas TermalKonduktivitas termal (λ dengan satuan W/(m-K)) menggambarkan pengangkutan energi - dalam bentuk panas - melalui benda bermassa sebagai hasil dari gradien suhu (lihat gbr. 1). Menurut hukum termodinamika kedua, panas selalu mengalir ke arah suhu yang lebih rendah.konduktivitas termal sekaligus mempertahankan performanya yang istimewa."
Sebuah Visi untuk Masa Depan: "Tampilan Termal"
NETZSCH: Mari kita lihat masa depan: Apakah ada tantangan lain yang ingin Anda tangani?
Prof. Ohta:
"Meskipun saya berencana melanjutkan penelitian saya saat ini, namun secara pribadi, saya ingin mengembangkan "tampilan termal"." Ketika saya berbicara dengan orang-orang tentang hal ini, mereka sering berkata, "Saya tidak begitu mengerti." Tetapi, inilah visi saya untuk "tampilan termal".":
Saya ingin mengembangkan sakelar yang dapat mengubah transmisivitas termal. Bayangkan setiap piksel teks (gambar 7) sebagai sakelar termal. Bagian berwarna oranye melambangkan sakelar yang memungkinkan panas melewatinya dengan mudah, sedangkan bagian berwarna hitam melambangkan area yang tidak dapat dilewati panas. Di dalam wadah ini terdapat lelehan besi panas. Besi cair ini adalah sumber panas, dan tampilannya menggunakan teknik inframerah.
Saya ingin mengembangkan teknologi yang dapat menggunakan panas yang dipancarkan untuk ditampilkan pada layar. Suhu dalam ruangan ini (diilustrasikan) diasumsikan 100°C. Menurut saya, biasanya, Anda tidak akan bisa menempatkan TV atau layar di lingkungan seperti itu. LCD dan OLED tidak akan berfungsi, dan saya membayangkan skenario di mana manusia tidak dapat bekerja dalam pengaturan itu.
Dalam lingkungan ini, hanya robot yang dapat beroperasi. Robot ini akan menangkap sinyal inframerah dan bergerak menurut instruksi yang ditampilkan pada layar. Saya tidak yakin, apakah hal ini akan terwujud, tetapi saya berharap dapat mengembangkan "tampilan termal" semacam ini Namun demikian, ketika saya berbicara dengan para ahli mengenai hal ini, mereka tidak mengerti, jadi saya meminta seorang perancang grafis untuk menciptakan gambar ini. (tertawa) Saya juga mencoba menggunakan AI (seperti ChatGPT) untuk menciptakan gambar, tetapi tidak sesuai dengan visi saya."
Saran untuk Pengguna PicoTR di Masa Depan
NETZSCH: Jika Anda dapat memberikan saran atau poin-poin yang perlu diperhatikan kepada seseorang yang sedang mempertimbangkan untuk memperkenalkan PicoTR, apakah itu?
Prof. Ohta:
"Mengenai pemilihan sampel untuk PicoTRsampel tipis yang kami gunakan sudah sempurna. Namun, menurut saya, PicoTR tidak akan bekerja dengan baik dengan sampel yang lebih tebal atau yang memiliki kekasaran permukaan yang menonjol. Kadang-kadang kami mendapat permintaan untuk mengukur sampel menggunakan PicoTR, dan ketika saya melihat sampel yang mereka kirimkan, sering kali sampel tersebut memiliki kekasaran permukaan yang signifikan. Jadi, jika Anda memutuskan untuk memperkenalkan PicoTR, saya sarankan untuk menggunakan sampel tipis dengan permukaan yang halus."
NETZSCH: Terima kasih banyak atas wawasan yang menarik ini, Prof. Ohta! Kami bangga dapat mendukung penelitian Anda dengan penganalisis PicoTR kami. Selain itu, untuk mengukur sampel yang lebih tebal, kami dapat merekomendasikan Laser-Flash Analyzer kami. 😉
Pelajari lebih lanjut tentang produk NETZSCH untuk Pengujian Sifat Termofisik
