12.06.2023 by Aileen Sammler
NanoTR e PicoTR - Linea di strumenti per la caratterizzazione termica di strati sottili
Le nanotecnologie stanno acquisendo grande importanza in diversi campi. Nei settori della comunicazione, della medicina, dell'ambiente, dell'energia, dell'aerospazio e così via, i produttori impacchettano sempre di più in smalle smallspazi, e il calore rilasciato sta diventando un problema sempre più grande. Pertanto, la conoscenza delle proprietà termofisiche dei materiali gioca un ruolo fondamentale nel consentire un flusso di calore ottimale. Utilizzando NETZSCH metodi di termoriflettanza nel Dominio del tempoL'analisi nel dominio del tempo si basa sui cambiamenti dei segnali fisici in relazione al tempo. Un grafico nel dominio del tempo mostra come un segnale cambia nel tempo. Nel caso della termoreflettanza o del metodo del flash laser, il segnale del rivelatore (variazione di tensione) viene registrato - al minimo - nell'intervallo di tempo tra l'immissione di energia e il massimo del segnale (ad esempio, modalità RF) o in funzione del tempo di diffusione del calore previsto (ad esempio, modalità FF).dominio del tempo, possiamo misurarle.
Gestione termica dei film sottili
La determinazione della Conduttività termicaLa conducibilità termica (λ con unità di misura W/(m-K)) descrive il trasporto di energia - sotto forma di calore - attraverso un corpo di massa come risultato di un gradiente di temperatura (vedi fig. 1). Secondo la seconda legge della termodinamica, il calore fluisce sempre nella direzione della temperatura più bassa.conduttività termica e della Diffusività termicaLa diffusività termica (a con unità di misura mm2/s) è una proprietà specifica del materiale per caratterizzare la conduzione termica instabile. Questo valore descrive la velocità con cui un materiale reagisce a una variazione di temperatura.diffusività termica dei materiali può essere effettuata con il metodo laser/light flash (LFA). Questo metodo LFA può essere utilizzato in genere per campioni con uno spessore compreso tra 0,1 mm e 6 mm. Tuttavia, con l'evoluzione del design degli strumenti elettronici e la conseguente richiesta di una gestione termica efficiente, è sempre più importante ottenere misure precise della Diffusività termicaLa diffusività termica (a con unità di misura mm2/s) è una proprietà specifica del materiale per caratterizzare la conduzione termica instabile. Questo valore descrive la velocità con cui un materiale reagisce a una variazione di temperatura.diffusività termica, della Conduttività termicaLa conducibilità termica (λ con unità di misura W/(m-K)) descrive il trasporto di energia - sotto forma di calore - attraverso un corpo di massa come risultato di un gradiente di temperatura (vedi fig. 1). Secondo la seconda legge della termodinamica, il calore fluisce sempre nella direzione della temperatura più bassa.conduttività termica e della Resistenza di contattoSecondo la seconda legge della termodinamica, il trasferimento di calore tra due sistemi si muove sempre nella direzione da temperature più alte a temperature più basse. La quantità di energia termica trasferita per conduzione termica, ad esempio attraverso una parete di un edificio, è influenzata dalle resistenze termiche della parete in calcestruzzo e dello strato isolante.resistenza di contatto di transizione nell'intervallo dei nanometri. In questo campo di applicazione, lo spessore dei materiali varia da 10 nm a 2 µm. Possono assumere la forma di accumulatori a cambiamento di fase (PCM), film sottili termoelettrici, diodi a emissione luminosa (LED), strati di interfaccia dielettrici o persino film conduttivi trasparenti (PFD).
Lo spessore dei film nanometrici è spesso inferiore alla dimensione tipica dei grani. Di conseguenza, le loro proprietà termofisiche differiscono significativamente dai valori del materiale sfuso. Al diminuire della dimensione dei grani (spessore del film), la Diffusività termicaLa diffusività termica (a con unità di misura mm2/s) è una proprietà specifica del materiale per caratterizzare la conduzione termica instabile. Questo valore descrive la velocità con cui un materiale reagisce a una variazione di temperatura.diffusività termica diminuisce, soprattutto nell'area del cammino libero medio degli elettroni. Pertanto, la Diffusività termicaLa diffusività termica (a con unità di misura mm2/s) è una proprietà specifica del materiale per caratterizzare la conduzione termica instabile. Questo valore descrive la velocità con cui un materiale reagisce a una variazione di temperatura.diffusività termica del materiale sfuso può essere diverse volte superiore a quella dei film sottili. Per questo motivo, è essenziale determinare la Diffusività termicaLa diffusività termica (a con unità di misura mm2/s) è una proprietà specifica del materiale per caratterizzare la conduzione termica instabile. Questo valore descrive la velocità con cui un materiale reagisce a una variazione di temperatura.diffusività termica anche sui film sottili.
Termoriflettanza nel dominio del tempo mediante riscaldamento a luce pulsata: Il metodo del flash laser per i film sottili
NanoTR e PicoTR sono i sistemi di analisi termica preferiti per i film sottili. Sono i primi analizzatori al mondo a fornire misure di alta precisione sulle proprietà termofisiche di film metallici, ossidi, organici e di altro tipo, originariamente sviluppati dal National Metrology Institute of Japan (NMIJ) dell'AIST. Questi strumenti consentono di effettuare misure rapide ed estremamente precise della Diffusività termicaLa diffusività termica (a con unità di misura mm2/s) è una proprietà specifica del materiale per caratterizzare la conduzione termica instabile. Questo valore descrive la velocità con cui un materiale reagisce a una variazione di temperatura.diffusività termica, dell'effusività termica, della Conduttività termicaLa conducibilità termica (λ con unità di misura W/(m-K)) descrive il trasporto di energia - sotto forma di calore - attraverso un corpo di massa come risultato di un gradiente di temperatura (vedi fig. 1). Secondo la seconda legge della termodinamica, il calore fluisce sempre nella direzione della temperatura più bassa.conduttività termica e della resistenza termica interfacciale per film di spessore compreso tra alcuni nanometri e alcune decine di micrometri, formati su qualsiasi substrato.
Come funziona?
La superficie anteriore o posteriore di un film sottile su un substrato viene riscaldata da una sorgente laser a impulsi (laser di pompa). Contemporaneamente, la superficie anteriore del film sottile viene irradiata da una sorgente laser per il monitoraggio della temperatura (laser sonda). In combinazione con il fotorivelatore, è possibile valutare la riflettività in funzione del tempo e ottenere la curva dell'aumento di temperatura. Adattando il modello matematico alla curva storica della temperatura, è possibile determinare la Diffusività termicaLa diffusività termica (a con unità di misura mm2/s) è una proprietà specifica del materiale per caratterizzare la conduzione termica instabile. Questo valore descrive la velocità con cui un materiale reagisce a una variazione di temperatura.diffusività termica.
Misurando l'energia costante emessa da un campione laser e riflessa dal campione, è possibile registrare le variazioni di temperatura della superficie in modo preciso e più rapido rispetto ai rilevatori di radiazioni IR convenzionali.
La determinazione della Diffusività termicaLa diffusività termica (a con unità di misura mm2/s) è una proprietà specifica del materiale per caratterizzare la conduzione termica instabile. Questo valore descrive la velocità con cui un materiale reagisce a una variazione di temperatura.diffusività termica e della resistenza termica interfacciale può essere realizzata mediante riscaldamento posteriore/rilevamento anteriore (modalità RF) e riscaldamento anteriore/rilevamento anteriore (modalità FF).
Entrambi NanoTR e PicoTR consentono di misurare in modo assoluto la Diffusività termicaLa diffusività termica (a con unità di misura mm2/s) è una proprietà specifica del materiale per caratterizzare la conduzione termica instabile. Questo valore descrive la velocità con cui un materiale reagisce a una variazione di temperatura.diffusività termica di film sottili in un intervallo di spessore di diversi 10 μm fino all'intervallo dei nanometri.
I vantaggi in sintesi:
- Analisi termofisica di film sottili, comprese le strutture multistrato: NanoTR e PicoTR è in grado di misurare laDiffusività termicaLa diffusività termica (a con unità di misura mm2/s) è una proprietà specifica del materiale per caratterizzare la conduzione termica instabile. Questo valore descrive la velocità con cui un materiale reagisce a una variazione di temperatura. diffusività termica, l'effusività termica e la conducibilità di film sottili e la resistenza termica interfacciale tra film sottili e film multistrato. NanoTR e PicoTR consentono di realizzare progetti termici altamente sofisticati per i dispositivi a semiconduttore.
- Misure ad alta velocità: NanoTRla tecnologia di elaborazione del segnale all'avanguardia consente di effettuare misure ad alta velocità.
- Configurazioni RF e FF: NanoTR e PicoTR può essere configurato sia per le misure RF (riscaldamento posteriore/rilevamento anteriore) sia per quelle FF (riscaldamento anteriore/rilevamento anteriore), consentendo di misurare un'ampia varietà di campioni.
- Analisi di alta precisione: Questi strumenti forniscono misure di alta precisione delle proprietà termofisiche di film metallici, ossidi, organici e di altro tipo. L'elevata precisione può essere confermata dai materiali di riferimento certificati NMIJ (NMIJ CRM).
- Gamma di spessori più ampia: In combinazione con i nostri strumenti LFA, siamo in grado di offrire soluzioni per film sottili nell'intervallo nanometrico fino a materiali sfusi nell'intervallo millimetrico.
