12.06.2023 by Aileen Sammler
NanoTR oraz PicoTR - Linia przyrządów do charakterystyki termicznej cienkich warstw
Nanotechnologia zyskuje na znaczeniu w różnych dziedzinach. W obszarach komunikacji, medycyny, ochrony środowiska, energii, lotnictwa i kosmonautyki itp. producenci pakują coraz więcej do smaller i smaller przestrzeni, a uwalniane ciepło staje się coraz większym problemem. Dlatego znajomość właściwości termofizycznych materiałów odgrywa ważną rolę w zapewnieniu optymalnego przepływu ciepła. Korzystając z NETZSCH Time Domain Thermoreflectance Methods, możemy je zmierzyć.
Zarządzanie ciepłem cienkich warstw
Określenie przewodności cieplnej i dyfuzyjności cieplnej materiałów można zrealizować za pomocą ustalonej metody laserowej / błysku światła (LFA). Ta metoda LFA może być zwykle stosowana do próbek o grubości od 0,1 mm do 6 mm. Jednak wraz z coraz bardziej zaawansowanymi projektami instrumentów elektronicznych i związanym z tym zapotrzebowaniem na wydajne zarządzanie ciepłem, ważniejsze jest uzyskanie precyzyjnych pomiarów dyfuzyjności cieplnej, przewodności cieplnej i rezystancji styku przejściowego w zakresie nanometrów. W tym obszarze zastosowań materiały mają grubość od 10 nm do 2 µm. Mogą one przybierać formę magazynów zmiennofazowych (PCM), cienkich warstw termoelektrycznych, diod elektroluminescencyjnych (LED), dielektrycznych warstw pośrednich, a nawet przezroczystych warstw przewodzących (PFD).
Grubość nanometrowo cienkich warstw jest często mniejsza niż typowy rozmiar ziarna. W związku z tym ich właściwości termofizyczne znacznie różnią się od wartości materiału objętościowego. Wraz ze zmniejszaniem się wielkości ziarna (grubości warstwy), dyfuzyjność cieplna maleje - szczególnie w obszarze średniej drogi swobodnej elektronów. Dlatego też dyfuzyjność cieplna materiału objętościowego może być kilkakrotnie wyższa niż cienkich warstw. Z tego powodu istotne jest określenie dyfuzyjności cieplnej również na cienkich warstwach.
Termorefleksja w dziedzinie czasu za pomocą impulsowego ogrzewania światłem: Metoda błysku laserowego dla cienkich warstw
NanoTR i PicoTR to systemy do analizy termicznej cienkich warstw. Są to pierwsze na świecie analizatory zapewniające precyzyjne pomiary właściwości termofizycznych folii metalicznych, tlenkowych, organicznych i innych, pierwotnie opracowane przez Japoński Narodowy Instytut Metrologii (NMIJ) AIST. Instrumenty te umożliwiają szybkie i bardzo precyzyjne pomiary dyfuzyjności cieplnej, wydajności cieplnej, przewodności cieplnej i międzyfazowego oporu cieplnego dla folii o grubości od kilku nanometrów do kilkudziesięciu mikrometrów, utworzonych na dowolnym podłożu.
Jak to działa?
Przednia lub tylna powierzchnia cienkiej warstwy na podłożu jest podgrzewana przez impulsowe źródło lasera (laser pompujący). W tym samym czasie przednia powierzchnia cienkiej warstwy jest naświetlana przez źródło laserowe do monitorowania temperatury (laser sondujący). W połączeniu z fotodetektorem można ocenić współczynnik odbicia w funkcji czasu i uzyskać krzywą wzrostu temperatury. Dopasowując model matematyczny do krzywej historii temperatury, można określić dyfuzyjność cieplną.
Mierząc stałą energię emitowaną przez laser próbki i odbitą od próbki, zmiany temperatury powierzchni mogą być rejestrowane dokładnie i szybciej niż w przypadku konwencjonalnych detektorów promieniowania IR.
Określenie dyfuzyjności cieplnej i międzyfazowego oporu cieplnego może być zrealizowane poprzez ogrzewanie tylne/detekcję przednią (tryb RF) i ogrzewanie przednie/detekcję przednią (tryb FF).
Zarówno NanoTR i PicoTR umożliwiają bezwzględne pomiary dyfuzyjności cieplnej cienkich warstw w zakresie grubości od kilku 10 μm do nanometrów.
Korzyści w skrócie:
- Analiza termofizyczna cienkich warstw, w tym struktur wielowarstwowych: NanoTR i PicoTR może mierzyć dyfuzyjność cieplną, wydajność cieplną i przewodność cienkich warstw oraz międzyfazowy opór cieplny między cienkimi warstwami wielowarstwowymi. NanoTR oraz PicoTR umożliwiają wysoce zaawansowane projekty termiczne dla urządzeń półprzewodnikowych.
- Szybkie pomiary: NanoTRnajnowocześniejsza technologia przetwarzania sygnału pozwala na szybkie pomiary.
- Konfiguracje RF i FF: NanoTR i PicoTR można skonfigurować zarówno do pomiarów RF (ogrzewanie tylne / wykrywanie przednie), jak i FF (ogrzewanie przednie / wykrywanie przednie), umożliwiając pomiar szerokiej gamy próbek.
- Wysoka precyzja analizy: Instrumenty te zapewniają bardzo precyzyjne pomiary właściwości termofizycznych warstw metalicznych, tlenkowych, organicznych i innych. Wysoka dokładność może być potwierdzona przez certyfikowane materiały referencyjne NMIJ (NMIJ CRM).
- Najszerszy zakres grubości: W połączeniu z naszymi przyrządami LFA, jesteśmy w stanie zaoferować rozwiązania dla cienkich warstw w zakresie nanometrów aż do materiałów sypkich w zakresie milimetrów.
