12.06.2023 by Aileen Sammler
NanoTR dan PicoTR - Jalur Instrumen untuk Karakterisasi Termal Lapisan Tipis
Nanoteknologi semakin penting di berbagai bidang. Di bidang komunikasi, kedokteran, lingkungan, energi, kedirgantaraan, dll., produsen semakin banyak mengemas produk ke dalam ruang yang lebih kecil dan lebih kecil, dan panas yang dilepaskan menjadi masalah yang semakin besar. Oleh karena itu, pengetahuan tentang sifat termo-fisik material memainkan peran utama dalam memungkinkan aliran panas yang optimal. Dengan menggunakan NETZSCH Metode Thermoreflectance Domain WaktuAnalisis domain waktu didasarkan pada perubahan sinyal fisik yang berkaitan dengan waktu. Grafik domain waktu menunjukkan bagaimana sinyal berubah seiring waktu. Dalam kasus thermoreflectance atau metode laser flash, sinyal detektor (perubahan tegangan) direkam - minimal - selama rentang waktu antara input energi dan maksimum sinyal (misalnya, mode RF) atau sebagai fungsi dari waktu difusi panas yang diharapkan (misalnya, mode FF).Domain Waktu, kita dapat mengukurnya.
Manajemen Termal Film Tipis
Penentuan 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 dan Difusivitas TermalDifusivitas termal (a dengan satuan mm2 /s) adalah properti khusus material untuk mengkarakterisasi konduksi panas yang tidak stabil. Nilai ini menggambarkan seberapa cepat suatu bahan bereaksi terhadap perubahan suhu.difusivitas termal bahan dapat direalisasikan dengan metode laser/cahaya kilat (LFA) yang sudah mapan. Metode LFA ini biasanya dapat digunakan untuk sampel dengan ketebalan antara 0,1 mm dan 6 mm. Namun, dengan desain yang semakin maju dalam instrumen elektronik dan permintaan terkait untuk manajemen termal yang efisien, lebih penting untuk mendapatkan pengukuran yang tepat dari Difusivitas TermalDifusivitas termal (a dengan satuan mm2 /s) adalah properti khusus material untuk mengkarakterisasi konduksi panas yang tidak stabil. Nilai ini menggambarkan seberapa cepat suatu bahan bereaksi terhadap perubahan suhu.difusivitas termal, 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, dan Resistensi KontakMenurut hukum termodinamika kedua, perpindahan panas antara dua sistem selalu bergerak ke arah yang lebih tinggi ke suhu yang lebih rendah. Jumlah energi panas yang ditransfer melalui konduksi panas, misalnya, melalui dinding bangunan, dipengaruhi oleh resistensi termal dari dinding beton dan lapisan insulasi. resistensi kontak transisi ke dalam kisaran nanometer. Di area aplikasi ini, ketebalan bahan berkisar dari 10 nm hingga 2 µm. Bahan-bahan tersebut dapat berupa penyimpanan perubahan fasa (PCM), film tipis termoelektrik, dioda pemancar cahaya (LED), lapisan antarmuka dielektrik, atau bahkan film konduktif transparan (PFD).
Ketebalan film setipis nanometer sering kali kurang dari ukuran butiran pada umumnya. Akibatnya, sifat termofisiknya berbeda secara signifikan dari nilai bahan curah. Dengan berkurangnya ukuran butir (ketebalan film), Difusivitas TermalDifusivitas termal (a dengan satuan mm2 /s) adalah properti khusus material untuk mengkarakterisasi konduksi panas yang tidak stabil. Nilai ini menggambarkan seberapa cepat suatu bahan bereaksi terhadap perubahan suhu.difusivitas termal berkurang - khususnya di area jalur bebas rata-rata elektron. Oleh karena itu, Difusivitas TermalDifusivitas termal (a dengan satuan mm2 /s) adalah properti khusus material untuk mengkarakterisasi konduksi panas yang tidak stabil. Nilai ini menggambarkan seberapa cepat suatu bahan bereaksi terhadap perubahan suhu.difusivitas termal bahan curah bisa beberapa kali lebih tinggi daripada film tipis. Karena fakta ini, sangat penting untuk menentukan difusivitas termal pada film tipis juga.
Thermoreflectance Domain Waktu dengan Pemanasan Cahaya Berdenyut: Metode Laser Flash untuk Film Tipis
NanoTR dan PicoTR adalah sistem analisis termal pilihan untuk film tipis. Kedua alat ini merupakan alat analisis pertama di dunia yang memberikan pengukuran presisi tinggi pada sifat termofisika logam, oksida, organik, dan film lainnya, yang pada awalnya dikembangkan oleh National Metrology Institute of Japan (NMIJ) AIST. Instrumen ini memungkinkan pengukuran yang cepat dan sangat tepat untuk difusivitas termal, efusivitas termal, 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, dan resistansi termal antar muka untuk film dengan ketebalan mulai dari beberapa nanometer hingga beberapa puluh mikrometer, yang dibentuk di atas media apa pun.
Bagaimana Cara Kerjanya?
Permukaan depan atau belakang film tipis pada substrat dipanaskan oleh sumber laser berdenyut (laser pompa). Pada saat yang sama, permukaan depan film tipis disinari oleh sumber laser untuk pemantauan suhu (probe laser). Dikombinasikan dengan detektor foto, reflektifitas dapat dievaluasi sebagai fungsi waktu dan kurva kenaikan suhu dapat diperoleh. Dengan menyesuaikan model matematis pada kurva riwayat suhu, difusivitas termal dapat ditentukan.
Dengan mengukur energi konstan yang dipancarkan oleh laser sampel dan yang dipantulkan oleh sampel, perubahan suhu permukaan dapat direkam secara akurat dan lebih cepat dibandingkan dengan detektor radiasi IR konvensional.
Penentuan difusivitas termal dan resistansi termal antarmuka dapat direalisasikan dengan pemanasan belakang/deteksi depan (mode RF) dan Pemanasan Depan/Deteksi Depan (mode FF).
Baik NanoTR dan PicoTR memungkinkan pengukuran absolut dari difusivitas termal film tipis dalam kisaran ketebalan beberapa 10 μm ke bawah dalam kisaran nanometer.
Sekilas tentang Manfaat Anda:
- Analisis termofisika film tipis, termasuk struktur multilayer: NanoTR dan PicoTR dapat mengukur difusivitas termal, efusivitas termal, dan konduktivitas film tipis serta resistansi termal antar muka antara film tipis film multi-lapisan. NanoTR dan PicoTR memungkinkan desain termal yang sangat canggih untuk perangkat semikonduktor.
- Pengukuran kecepatan tinggi: NanoTRteknologi pemrosesan sinyal yang canggih memungkinkan pengukuran kecepatan tinggi.
- Konfigurasi RF dan FF: NanoTR dan PicoTR dapat dikonfigurasikan untuk pengukuran RF (pemanasan belakang/deteksi depan) dan FF (pemanasan depan/deteksi depan), sehingga memungkinkan pengukuran berbagai macam sampel.
- Analisis Presisi Tinggi: Instrumen ini memberikan pengukuran presisi tinggi dari sifat termofisika logam, oksida, organik, dan film lainnya. Akurasi yang tinggi dapat dikonfirmasi oleh Bahan Referensi Bersertifikat NMIJ (NMIJ CRM).
- Kisaran ketebalan terluas: Dikombinasikan dengan instrumen LFA kami, kami dapat menawarkan solusi untuk film tipis dalam rentang nanometer hingga bahan curah dalam rentang milimeter.
