Analizzatore di termoreflettanza nel dominio del tempo

Per 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 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 di film sottili con spessori nell'ordine dei nanometri

Il metodo LFA può essere utilizzato in genere su campioni con uno spessore compreso tra 0,1 mm e 6 mm. Tuttavia, con l'evoluzione dei progetti degli strumenti elettronici e la conseguente richiesta di una gestione termica efficiente, è più che mai 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 20 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 (TCF).

I nostri analizzatori di termoreflettanza nel dominio del tempo

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Vantaggi degli strumenti NETZSCH TDTR

NETZSCH Gli analizzatori 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 (TDTR) consentono una caratterizzazione termica precisa e non distruttiva di film e interfacce ultrasottili con spessori che vanno da pochi nanometri a decine di micrometri. Utilizzando impulsi laser ultrarapidi, questi analizzatori forniscono dati precisi sulla 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, sulla 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 sulla resistenza termica interfacciale in pochi minuti, anche per campioni delicati o modellati.

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Principio del metodo TDTR

Termoreflettanza mediante riscaldamento a luce pulsata

A differenza del metodo convenzionale del flash laser, non viene utilizzato un rilevatore a infrarossi per misurare l'aumento di temperatura del campione in seguito a un breve impulso laser. Per generare il segnale di misura (variazione di tensione) si utilizza invece la riflettività della superficie in funzione della temperatura.

Il film sottile viene riscaldato da un breve impulso laser (laser di pompa). Allo stesso tempo, un altro laser (laser di sonda) viene lasciato acceso in modo continuo. La luce del laser della sonda viene riflessa dalla superficie del film verso il rilevatore. Il valore assoluto della variazione di tensione nel rilevatore è proporzionale alla variazione di temperatura della superficie del film. Un modello di calcolo sulla base della variazione di tensione fornisce il tempo di diffusione del calore e 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 dei film sottili.

Il tempo di diffusione del calore (t) dipende dallo spessore (d) e dalla 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 (a). La figura 1 mostra i possibili intervalli di tempo di diffusione del calore. Il limite inferiore per l'LFA 467, ad esempio, è di ~500 µs, paragonabile a una lastra di rame con uno spessore di 200 µm. In contrasto con questo, il PicoTR (apparecchio di TermoreflettanzaLa termoriflettanza è un metodo per determinare la diffusività termica e la conduttività termica di film sottili con spessori dell'ordine dei nanometri.termoreflettanza al pico-secondo) è in grado di misurare un film di molibdeno con uno spessore di 100 nm. Per le applicazioni nell'intervallo compreso tra LFA e PicoTR, il più economico NanoTR (apparecchio di TermoreflettanzaLa termoriflettanza è un metodo per determinare la diffusività termica e la conduttività termica di film sottili con spessori dell'ordine dei nanometri.termoreflettanza al nano-secondo).

Gestione termica dei film sottili

L'Istituto Nazionale di Scienza e Tecnologia Industriale Avanzata (AIST), in Giappone, ha già risposto alle esigenze dell'industria con lo sviluppo di un "metodo di TermoreflettanzaLa termoriflettanza è un metodo per determinare la diffusività termica e la conduttività termica di film sottili con spessori dell'ordine dei nanometri.termoreflettanza con riscaldamento a luce pulsata" all'inizio degli anni '90. PicoTherm Corporation è stata fondata nel 2008 con il lancio di un apparecchio di TermoreflettanzaLa termoriflettanza è un metodo per determinare la diffusività termica e la conduttività termica di film sottili con spessori dell'ordine dei nanometri.termoreflettanza al nano-secondo "NanoTR" e di un apparecchio di TermoreflettanzaLa termoriflettanza è un metodo per determinare la diffusività termica e la conduttività termica di film sottili con spessori dell'ordine dei nanometri.termoreflettanza al pico-secondo, "PicoTR", che consente 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 che va da alcune decine di micrometri fino alla gamma dei nanometri.

Nell'ottobre 2020, PicoTherm è entrata a far parte del Gruppo NETZSCH come consociata di NETZSCH Japan. In combinazione con i nostri sistemi LFA, la linea di prodotti di PicoTherm consente a NETZSCH di offrire soluzioni per tutti i tipi di materiali, dai film sottili nell'intervallo dei nanometri ai materiali sfusi nell'intervallo dei millimetri.

Domande frequenti

Applicazioni della termoriflettanza

La gestione del flusso di calore nei dispositivi moderni inizia con la comprensione del comportamento dei film sottili e delle interfacce. Gli analizzatori NETZSCH NanoTR e PicoTR utilizzano la 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 (TDTR) per fornire misure precise e senza contatto 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 conducibilità termica e della resistenza termica interfacciale in film con spessore da pochi nanometri a diversi micrometri. Se state sviluppando la microelettronica di nuova generazione, migliorando l'efficienza dei LED o ottimizzando i materiali delle batterie, questi strumenti forniscono i dati necessari per progettare materiali e sistemi con prestazioni termiche superiori.

Le applicazioni tipiche includono:

  • Dispositivi LED e laser
    • Misurazione della conducibilità termica di strati epitassiali e substrati
    • Analisi della resistenza di interfaccia per strati che diffondono il calore
  • Rivestimenti a film sottile
    • Comportamento termico di rivestimenti ottici, rivestimenti rigidi e strati protettivi
    • Verifica dell'uniformità degli strati su wafer o substrati
  • Materiali termoelettrici
    • Valutazione degli elementi termoelettrici a film sottile per l'ottimizzazione dell'efficienza
  • Archiviazione dati e fotonica
    • Gestione del calore negli strati di memorizzazione magnetica e nei componenti fotonici
  • Materiali per batterie ed energia
    • Proprietà termiche dei rivestimenti sottili degli elettrodi, dei separatori e degli strati di elettrolita solido
  • Ricerca e sviluppo
    • Screening di materiali per nanotecnologie, compositi avanzati e nuovi film funzionali
    • Studi di resistenza termica interfacciale (resistenza di Kapitza) in sistemi multistrato

Media e formazione

Video sul metodo della termoriflettanza nel dominio del tempo

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Scoprite il principio di base della termoriflettanza a luce pulsata, le sue applicazioni, i campioni tipici, la preparazione dei campioni e i campi di applicazione.

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