サーモリフレクタンス法熱拡散率測定装置

ナノメートル領域の薄膜の熱拡散率と熱伝導率の測定用

LFA法は一般的に0.1mmから6mmの厚さの試料に使用できます。しかし、電子機器の設計がますます進歩し、それに伴って効率的な熱管理が求められる中、熱拡散率、熱伝導率、転移熱抵抗をナノメートル領域まで正確に測定することがこれまで以上に重要になっています。この応用分野では、材料の厚さは10nmから20μmに及ぶ。これらの材料は、相変化ストレージ（PCM）、熱電薄膜、発光ダイオード（LED）、誘電体界面層、あるいは透明導電膜（TCF）の形態をとることもあります。

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時間領域サーモリフレクタンス法熱拡散率測定装置

NETZSCH TDTR装置のラインナップをご覧ください。

PicoTR
パルス光加熱による時間領域サーモリフレクタンス
- パルス幅：0.5 ps
- 10 nm ... 900 nm 試料厚さ
- 0.01 ... 1000 mm²/s レンジ
NanoTR
パルス光加熱による時間領域サーモリフレクタンス
- パルス幅：1 ns
- 30 nm ... 20 μm 試料厚さ
- 0.01 ... 1000 mm²/s レンジ

NETZSCH TDTR装置の利点

NETZSCH サーモリフレクタンス法熱拡散率測定装置は、厚さ数ナノメートルから数十マイクロメートルの薄膜や界面の正確で非接触的な熱特性評価を可能にします。超高速レーザーパルスを使用することで、ソフトマテリアルな試料やパターン化された試料であっても、熱拡散率、熱伝導率、界面熱抵抗の精度の高いデータを得ることができます。

薄膜測定
数ナノメートルから数十マイクロメートルの厚さの薄膜の精度の高い熱拡散率/熱伝導率の結果が得られます。
非接触・非破壊
超高速レーザー加熱/測温により、表面を傷つけることなく測温可能。
RFおよびFF構成
NanoTR およびPicoTR は、RF（裏面加熱/表面測温）およびFF（表面加熱/表面測温）モードの両方を搭載。
多用途
表面または裏面加熱/表面測温モードにより、不透明および透明の試料に対応。
迅速かつ包括的
熱拡散率、熱伝導率、界面熱抵抗を迅速に測定。
標準化された信頼性の高い測定
JIS R 1689/1690に準拠し、トレーサブルな測定結果が得られます。
幅広い厚み範囲 LFA装置との組み合わせにより、ナノメートル領域の薄膜からミリメートル領域のバルク材料まで、あらゆるソリューションを提供できます。

長寿命の装置設計

高品質の装置と長期にわたるスペアパーツの供給体制

いつでも身近なサポート

NETZSCH 、サービス、ラボ、トレーニングの専門スタッフに直接お問い合わせください。

Proven Excellence サービス

NETZSCH 装置のライフサイクル全体をサポートします。

TDTR法の原理

透明基板上の薄膜の熱拡散率を測定するTDTRのセットアップを示す図。 — 図：サーモリフレクタンス測定セットアップ

様々な熱分析装置の熱拡散時間を示すグラフで、LFAHyperFlash® とPicoTR の効率を強調している。 — 図:`NanoTR` および`PicoTR` は、ナノメートル厚さ範囲の熱拡散率の測定に使用できる。

パルス光加熱によるサーモリフレクタンス

従来のレーザーフラッシュ法とは対照的に、短いレーザーパルス後の試料の温度上昇を測定するための赤外線検出器は使用されない。その代わりに、表面の温度依存反射率を利用して測定信号（電圧変化）を生成する。

薄膜は、短いレーザーパルス（ポンプレーザー）によって加熱される。同時に、追加のレーザー（プローブ・レーザー）が連続的に点灯したままにされる。プローブレーザーのレーザー光は薄膜表面で反射され、検出器に到達する。検出器の電圧変化の絶対値は、フィルム表面の温度変化に比例する。

熱拡散時間(t)は厚さ(d)と熱拡散率(a)に依存する。可能な熱拡散時間の範囲を図1に示す。例えば、LFA467の下限は～500µsで、これは厚さ200µmの銅板に匹敵する。これとは対照的に PicoTR(ピコ秒サーモリフレクタンス装置）は、厚さ100 nmのモリブデン膜を測定できます。 LFAと PicoTRの範囲の用途では、より費用対効果の高い NanoTR(ナノ秒サーモリフレクタンス装置）があります。

A person with blue gloves holds a circuit board showcasing intricate copper pathways and soldered connections, emphasizing precision in technology.

薄膜の熱管理

日本の産業技術総合研究所（AIST）は、90年代初頭に「パルス光加熱サーモリフレクタンス法」を開発し、すでに産業界の要求に応えていた。ピコサームコーポレーションは2008年に設立され、ナノ秒サーモリフレクタンス装置 "NanoTR" と、ピコ秒サーモリフレクタンス装置 " " を発表した。PicoTR「数十マイクロメートルからナノメートル領域までの薄膜の熱拡散率を絶対測定することができる。

2020年10月、PicoTherm社はNETZSCH Japanの子会社としてNETZSCH Groupに加わりました。当社のLFAシステムとの組み合わせにより、PicoTherm社の製品ラインはNETZSCH 、ナノメーターレンジの薄膜からミリメーターレンジのバルク材料までのソリューションを提供できるようになりました。

よくある質問

NanoTR vs.PicoTR - 主な違い

1.時間分解能と測定範囲

NanoTR ナノ秒（ns）の時間分解能で動作し、数マイクロメートルから数十ナノメートルまでの厚い薄膜に最適。

PicoTR ピコ秒（ps）の時間分解能で動作するため、厚さ数十ナノメートルから数百ナノメートルまでの超薄膜の精密測定が可能。

2.レーザー仕様

NanoTR:ポンプレーザー～1 nsパルス幅、波長1550 nm、ビーム～100 µm、プローブレーザー連続波785 nm、ビーム～50 µm。

PicoTR:ポンプレーザー～0.5 psパルス幅、波長1550 nm、～45 µmビーム、プローブレーザー～0.5 psパルス、波長775 nm、～25 µmビーム。

3.試料厚さ適合性（RFモード）

NanoTR:樹脂：～30 nm～2 µm I セラミック：～300 nm～5 µm I 金属：~金属：～1 µm～20 µm

PicoTR:樹脂：～10 nm～100 nm セラミックス：～10 nm～300 nm 金属：～100 nm～900 nm~金属：～100 nm～900 nm

4.測定速度

NanoTR:非常に高速 - 数秒で結果が得られます（30秒未満）。

PicoTR:高速 - 数分 (< 5 min).

5.使用方法と柔軟性

前面加熱/前面検出（FF）モードと背面加熱/前面検出（RF）モードをサポートし、不透明または透明な基板に対応。どちらも絶対測定が可能で、JIS R 1689およびJIS R 1690に準拠しており、信頼性の高い薄膜熱拡散率および界面熱抵抗データを得ることができます。

どちらを選ぶべきか？

厚い薄膜（マイクロメートルレンジから～100 nmまで）を扱い、数秒での超高速測定が必要な場合は、NanoTR。スピードと柔軟性が重要な日常の品質管理や研究開発に最適です。

超薄膜（～10 nm）を最高の時間精度で分析する必要がある場合は、PicoTR。先端研究、最先端材料、ナノメートル単位が重要なアプリケーションに最適です。

ヒント：多くのラボでは、両方のシステムを併用しています。NanoTR は厚い膜を高速で、PicoTR は最も薄い膜を高精度で分析し、ナノメートルからマイクロメートルまで完全にカバーしています。弊社に直接ご連絡いただければ、最適なソリューションをご提案いたします。

一目でわかる比較

特長	`NanoTR`	`PicoTR`
時間分解能	ナノ秒 (ns)	ピコ秒（ps）
理想的な膜厚	厚膜 (30 nm~20µm)	超薄膜 (10-900 nm)
測定速度	秒	分
ビーム幅（ポンプ/プローブ）	~100 µm / ~50 µm	~45 µm / ~25 µm
測定モード	RF & FF	RFおよびFF
準拠規格	JIS R 1689 / JIS R 1690	JIS R 1689 / JIS R 1690

サーモリフレクタンスの用途

NETZSCH NanoTR およびPicoTR アナライザは、時間領域サーモリフレクタンス (TDTR) を使用して、厚さ数ナノメートルから数マイクロメートルの薄膜の熱拡散率、熱伝導率、界面熱抵抗を非接触で高精度に測定します。次世代マイクロエレクトロニクスの開発、LEDの効率向上、電池材料の最適化など、これらの装置は優れた熱性能を持つ材料やシステムの設計に必要なデータを提供します。

一般的なアプリケーションは以下の通り：