TDTR

시간 영역 열반사율 분석기

열반사율은 나노미터 범위의 두께를 가진 박막의 열확산도 및 열전도도 를 측정하는 방법입니다.

일본 국립산업기술종합연구소(AIST)는 이미 90년대 초에 '펄스 광 가열 열반사율 방식'을 개발하여 산업계의 요구에 대응한 바 있습니다. 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.

펄스 광 가열에 의한 열반사율

기존의 레이저 플래시 방식과 달리 짧은 레이저 펄스 후 시료의 온도 상승을 측정하는 데 적외선 감지기가 사용되지 않습니다. 대신, 표면의 온도 의존적 반사율을 사용하여 측정 신호(전압 변화)를 생성합니다.

박막은 짧은 레이저 펄스(펌프 레이저)로 가열됩니다. 동시에 추가 레이저(프로브 레이저)가 계속 켜져 있습니다. 프로브 레이저의 레이저 빛은 필름 표면에 의해 검출기로 반사됩니다. 검출기의 전압 변화의 절대값은 필름 표면의 온도 변화에 비례합니다. 전압 변화(써모그램)를 기반으로 한 모델 계산을 통해 박막의 열 확산 시간과 열 확산도를 산출합니다.

열 확산 시간(t)은 두께(d)와 열 확산도(a)에 따라 달라집니다. 가능한 열 확산 시간 범위는 그림 1에서 확인할 수 있습니다. 예를 들어 LFA 467의 하한은 ~500µs로 두께 200µm의 구리판과 비슷합니다. 이와는 대조적으로 PicoTR (피코초 열반사율 장치)는 두께 100µm의 몰리브덴 필름을 측정할 수 있습니다. LFA와PicoTR보다 비용 효율적인 NanoTR (나노초 열반사율 장치)를 사용할 수 있습니다.