PicoTR
펄스 광 가열을 이용한 시간 영역 열반사율 측정
하이라이트
나노미터의 두께 범위에서 열확산도를 측정하는 방법
시간 영역 열 반사율 방법
나노미터 두께 범위의 열 확산도 측정 방법
전자 기기의 설계가 크게 발전하고 효율적인 열 관리가 필요해짐에 따라 나노미터 범위에서 정확한 열 확산도/열 전도도 측정이 그 어느 때보다 중요해졌습니다.
일본 국립산업기술종합연구소(AIST)는 이미 90년대 초에 '펄스 광 가열 열반사율 방법'을 개발하여 산업계의 요구 사항에 대응했습니다. 2008년에는 나노초 열반사율 장치인 "NanoTR"와 피코초 열반사율 장치 "PicoTR"를 출시하여 수 10μm의 두께 범위에서 나노미터 범위까지 박막의 열 확산도를 절대적으로 측정할 수 있게 되었습니다.
2020년 10월, PicoTherm은 NETZSCH 그룹에 일본 NETZSCH 의 자회사로 합류했습니다. 이제 NETZSCH 는 당사의 LFA 시스템과 결합하여 나노미터 범위의 박막부터 밀리미터 범위의 벌크 재료까지 측정할 수 있는 솔루션을 제공할 수 있게 되었습니다.
전자 기기의 설계가 크게 발전하고 효율적인 열 관리가 필요해지면서 나노미터 범위에서 정확한 열 확산도/열 전도도 측정이 그 어느 때보다 중요해졌습니다.
일본 국립산업기술종합연구소(AIST)는 이미 90년대 초에 '펄스 광 가열 열반사율 방법'을 개발하여 산업계의 요구 사항에 대응했습니다. 2008년에는 나노초 열반사율 장치인 "NanoTR"와 피코초 열반사율 장치 "PicoTR"를 출시하여 수 10μm의 두께 범위에서 나노미터 범위까지 박막의 열 확산도를 절대적으로 측정할 수 있게 되었습니다.
방법
시간 영역 열반사율 방법 - 박막을 위한 레이저 플래시 방법
PicoTR 을 사용하면 펄스 폭이 0.5ps, 주기가 50ns인 레이저 펄스(펌프 레이저)를 시료에 적용할 수 있습니다. 온도 반응 시간도 샘플 레이저로 감지됩니다.
PicoTR 사용자가 RT 모드와 FF 모드 사이를 쉽게 전환할 수 있습니다.
PicoTR 일본 산업 표준 JIS R 1689 및 JIS R 1690을 준수합니다.
열반사율 방법
초고속 레이저 플래시 방식 - 후방 가열/전면 감지(RF)
열 확산도 및 계면 열 저항 측정
얇은 층과 필름의 열물리학적 특성이 해당 벌크 물질의 열물리학적 특성과 상당히 다르다는 사실은 고전적인 레이저 플래시 방법(LFA)의 한계를 극복하는 기술을 필요로 합니다. 이 소위 초고속 레이저 플래시 기술은 후면 가열/전면 감지 방법이라고도 합니다.
측정 설정은 기존 LFA와 유사하며, 검출기와 레이저는 투명 기판 위에 있는 샘플의 반대편에 위치합니다. 측정된 열 확산도는 시료 표면에 수직인 두께를 통과하는 성분입니다. 펌프 레이저가 시료의 뒷면을 조사합니다.
시료가 가열됨에 따라 표면 열 반사율이 달라집니다. 열 확산도는 온도 상승으로부터 계산됩니다(아래쪽 그림). 여기서 얇은 금속 필름(Mo)의 열 확산도는 1.59 - 10-5m2/s로 측정되었습니다.
시간 영역 열반사율 - 전면 가열/전면 감지(FF)
열 확산도 및 열 효율 측정
RF 방법 외에도 전면 가열/전면 감지(FF) 구성으로 측정할 수도 있습니다. '전면'은 기판 위에 증착된 박막의 열린 표면을 의미하며, '후면'은 박막과 기판 사이의 경계를 의미합니다.
FF 측정 설정(위쪽 그림)에서 검출기와 레이저는 샘플의 같은 면에 있습니다. 직경이 수십 마이크로미터인 박막의 전면 영역이 펌프 레이저로 가열되고 프로브 레이저가 같은 위치를 가리킵니다. 표면 온도의 변화가 관찰됩니다.
이 방법은 RF 기술이 적합하지 않은 불투명 기판의 얇은 층에 적용할 수 있습니다.
왼쪽의 예에서는 FF 방법을 적용하여 얇은 금속막(Mo)의 열확산도를 1.61 - 10-5 m2/s로 측정했습니다. 결과는 RF 모드와 FF 모드 간의 높은 일치도(편차 2% 미만)를 증명합니다.
NanoTR 는 AIST에서 제공하는 박막 열확산 시간 표준(RM1301-a)에 의해 추적 가능한 JIS R 1689, JIS R 1690 및 SI를 따릅니다.
- JIS R 1689 "펄스 광 가열 열반사법에 의한 미세 세라믹 필름의 열확산도 측정"
- JIS R 1690 "파인 세라믹 필름과 금속 필름 사이의 계면 열 저항 측정"
사양
| PicoTR | ||
|---|---|---|
| 펌프 레이저 | 펄스 폭 파장 빔 직경 | 0.5 ps 1550 nm 45 μm |
| 샘플 레이저 | 펄스 폭 파장 빔 직경 | 0.5 ps 775 nm 25 μm |
| 측정값 | 열 확산성 및 열 투과 계수, 중간층의 열 저항 | |
| 샘플 층 두께(RF 방식) | 수지 세라믹 금속 | 10nm ... 100nm 10nm ... 300nm 100nm ... 900nm |
| 샘플 층 두께(FF 방법) | 100nm보다 두꺼운 | |
| 기판 | 재료 크기 두께 | 불투명/투명 10 ... 20mm 정사각형 최대 1. |
| 열 확산도 | 범위 | 0.01 ... 1000 mm²/s |
| 정확도 | 40분 측정 시간에서 ± 6.2 %, RF 모드에서 CRM 5808A, 400nm 두께의 경우 | |
| 재현성 | ± 5% | |
| 소프트웨어 | 열 특성 계산, 다층 분석, 데이터베이스 |
소프트웨어
현장 디스플레이 및 100,000개의 샷 분석
NanoTR/PicoTR 의 최첨단 측정/분석 소프트웨어는 다루기 쉬운 사용자 인터페이스를 통해 박막의 열 특성을 정밀하게 측정할 수 있습니다. 소프트웨어로 레이저 빔 포커싱을 조정할 수 있으며 CCD 사진을 얻을 수 있습니다.
NanoTR/PicoTR 소프트웨어는 Microsoft Windows에서 실행됩니다.
플롯은 1μs 측정 시간 내에 하나의 측정 곡선을 얻을 수 있음을 보여줍니다.
몇 분 안에 결과 얻기
