PicoTR
Termoreflektancja w dziedzinie czasu z wykorzystaniem ogrzewania światłem impulsowym
Najważniejsze wydarzenia
Metoda wyznaczania dyfuzyjności cieplnej w zakresie grubości nanometrów
Metody termorefleksji w dziedzinie czasu
Metoda określania dyfuzyjności cieplnej w zakresie grubości nanometrów
Wraz ze znacznym postępem w projektowaniu urządzeń elektronicznych i związaną z tym potrzebą wydajnego zarządzania ciepłem, dokładne pomiary dyfuzyjności cieplnej / przewodności cieplnej w zakresie nanometrów są bardziej niż kiedykolwiek kluczowe.
Japoński Narodowy Instytut Zaawansowanej Nauki i Technologii Przemysłowej (AIST) już na początku lat 90-tych zareagował na wymagania przemysłu, opracowując "metodę termorefleksyjną ogrzewania światłem impulsowym". Firma PicoTherm Corporation została założona w 2008 roku wraz z wprowadzeniem na rynek nanosekundowego urządzenia do termorefleksji "NanoTR" i pikosekundowego aparatu termorefleksyjnego "PicoTR", który umożliwia bezwzględne pomiary dyfuzyjności cieplnej cienkich warstw w zakresie grubości od kilku 10 μm do nanometrów.
W październiku 2020 r. PicoTherm dołączył do grupy NETZSCH jako spółka zależna NETZSCH Japan. W połączeniu z naszymi systemami LFA, NETZSCH może teraz zaoferować rozwiązanie dla cienkich warstw w zakresie nanometrów do materiałów sypkich w zakresie mm.
Wraz ze znacznym postępem w projektowaniu urządzeń elektronicznych i związaną z tym potrzebą wydajnego zarządzania ciepłem, dokładne pomiary dyfuzyjności cieplnej / przewodności cieplnej w zakresie nanometrów są bardziej niż kiedykolwiek kluczowe.
Japoński Narodowy Instytut Zaawansowanej Nauki i Technologii Przemysłowej (AIST) już na początku lat 90-tych zareagował na wymagania przemysłu, opracowując "metodę termorefleksyjną ogrzewania światłem impulsowym". Firma PicoTherm Corporation została założona w 2008 roku wraz z wprowadzeniem na rynek nanosekundowego urządzenia do termorefleksji "NanoTR" i pikosekundowego aparatu termorefleksyjnego "PicoTR", które umożliwiają bezwzględne pomiary dyfuzyjności cieplnej cienkich warstw w zakresie grubości od kilku 10 μm do nanometrów.
Metoda
Metody termorefleksji w dziedzinie czasu - Metoda błysku laserowego dla cienkich warstw
Dzięki PicoTR impulsy laserowe (laser pompujący) o szerokości impulsu 0,5 ps i czasie trwania 50 ns mogą być stosowane do próbki. Czas odpowiedzi temperaturowej jest również wykrywany przez laser próbki.
PicoTR umożliwia użytkownikowi łatwe przełączanie między trybem RT i FF.
PicoTR jest zgodny z japońskimi normami przemysłowymi JIS R 1689 i JIS R 1690.
Metody termoodbicia
Metoda ultraszybkiego błysku laserowego - ogrzewanie tylne/wykrywanie przednie (RF)
Wyznaczanie dyfuzyjności cieplnej i międzyfazowego oporu cieplnego
Fakt, że właściwości termofizyczne cienkich warstw i filmów znacznie różnią się od właściwości odpowiadającego im materiału objętościowego, wymaga techniki, która przezwycięża ograniczenia metody classical laser flash (LFA). Ta tak zwana ultraszybka technika błysku laserowego jest również znana jako metoda tylnego ogrzewania / przedniej detekcji.
Układ pomiarowy jest podobny do konwencjonalnego LFA: detektor i laser znajdują się po przeciwnych stronach próbki, która znajduje się na przezroczystym podłożu. Mierzona dyfuzyjność cieplna jest składową grubości prostopadłej do powierzchni próbki. Laser pompujący naświetla tylną stronę próbki.
W miarę nagrzewania się próbki zmienia się jej współczynnik termoodbicia powierzchniowego. Dyfuzyjność termicznaDyfuzyjność cieplna (a z jednostką mm2/s) to specyficzna dla materiału właściwość charakteryzująca niestałe przewodzenie ciepła. Wartość ta opisuje, jak szybko materiał reaguje na zmianę temperatury.Dyfuzyjność termiczna jest obliczana na podstawie wzrostu temperatury (dolny wykres). W tym przypadku Dyfuzyjność termicznaDyfuzyjność cieplna (a z jednostką mm2/s) to specyficzna dla materiału właściwość charakteryzująca niestałe przewodzenie ciepła. Wartość ta opisuje, jak szybko materiał reaguje na zmianę temperatury.dyfuzyjność termiczna cienkiej warstwy metalu (Mo) została określona na 1,59 - 10-5m2/s.
TermorefleksjaTermorefleksja to metoda określania dyfuzyjności cieplnej i przewodności cieplnej cienkich warstw o grubości w zakresie nanometrów.Termorefleksja w dziedzinie czasu - ogrzewanie przednie/wykrywanie przednie (FF)
Wyznaczanie dyfuzyjności cieplnej i termicznej wydajności pracy
Oprócz metody RF, pomiary mogą być również wykonywane w konfiguracji grzania czołowego/detekcji czołowej (FF). Termin "przód" odnosi się do otwartej powierzchni cienkiej warstwy osadzonej na podłożu, podczas gdy "tył" odnosi się do granicy między cienką warstwą a podłożem.
W konfiguracji pomiarowej FF (górna ilustracja) detektor i laser znajdują się po tej samej stronie próbki. Obszar przedniej powierzchni cienkiej warstwy o średnicy kilkudziesięciu mikrometrów jest ogrzewany przez laser pompujący, a laser sondujący wskazuje tę samą pozycję. Obserwowana jest zmiana temperatury powierzchni.
Metoda ta może być stosowana do cienkich warstw na nieprzezroczystych podłożach, dla których technika RF nie jest odpowiednia.
W przykładzie po lewej, dyfuzyjność cieplna cienkiej warstwy metalu (Mo) została określona na 1,61 - 10-5 m2/s przy zastosowaniu metody FF. Wyniki dowodzą wysokiej zgodności między trybami RF i FF (odchylenie < 2%).
NanoTR jest zgodna z JIS R 1689, JIS R 1690 i SI identyfikowalna przez normę czasu dyfuzji ciepła cienkiej warstwy (RM1301-a), dostarczoną przez AIST.
- JIS R 1689 "Wyznaczanie dyfuzyjności cieplnej cienkich warstw ceramicznych metodą termorefleksyjną z wykorzystaniem impulsowego ogrzewania światłem"
- JIS R 1690 "Wyznaczanie międzyfazowego oporu cieplnego między cienką warstwą ceramiczną a warstwą metalową"
"Metody termorefleksji z wykorzystaniem ogrzewania impulsami światła do pomiarów właściwości termofizycznych cienkich warstw"
Tetsuya BABA
"Opracowanie cienkowarstwowego materiału referencyjnego dla dyfuzyjności cieplnej"
Takashi YAGI, Naoyuki TAKETOSHI, Tetsuya BABA
"Bezpośrednia obserwacja transferu energii cieplnej przez cienką warstwę metalu na podłożu krzemowym za pomocą techniki termorefleksji z detekcją tylnego frontu grzewczego"
Shakhawat H. FIROZ, Takashi YAGI, Naoyuki TAKETOSHI, Kazuko ISHIKAWA, Tetsuya BABA
"Pomiar dyfuzyjności cieplnej w diamentowej celi kowadełkowej przy użyciu techniki termorefleksji impulsów świetlnych"
Takashi YAGI, Tetsuya BABA, et al.
Specyfikacje
| PicoTR | ||
|---|---|---|
| Laser pompujący | Szerokość impulsu Długość fali Średnica wiązki | 0.5 ps 1550 nm 45 μm |
| Laser próbkujący | Szerokość impulsu Długość fali Średnica wiązki | 0.5 ps 775 nm 25 μm |
| Zmierzone wartości | Współczynniki dyfuzyjności cieplnej i przenikania ciepła, opór cieplny warstw pośrednich | |
| Grubość warstwy próbki (metoda RF) | Żywica Ceramika Metal | 10 nm ... 100 nm 10 nm ... 300 nm 100 nm ... 900 nm |
| Grubość warstwy próbki (metoda FF) | Grubość większa niż 100 nm | |
| Podłoża | Materiał Rozmiar Grubość | Nieprzezroczyste/przezroczyste 10 ... 20 mm kwadratowy 1 mm maks. |
| Dyfuzyjność cieplna | Zakres | 0.01 ... 1000 mm²/s |
| Dokładność | ± 6,2% przy czasie pomiaru 40 min, dla CRM 5808A w trybie RF, grubość 400 nm | |
| Odtwarzalność | ± 5% | |
| Oprogramowanie | Obliczanie właściwości termicznych, analiza wielowarstwowa, baza danych |
Oprogramowanie
Wyświetlanie in-situ i analiza 100 000 shots
Najnowocześniejsze oprogramowanie pomiarowe/analityczne NanoTR/PicoTR posiada łatwy w obsłudze interfejs użytkownika, który pozwala na precyzyjne określenie właściwości termicznych cienkich warstw. Ogniskowanie wiązki laserowej może być regulowane przez oprogramowanie i można uzyskać obraz CCD.
NanoTR/ OprogramowaniePicoTR działa pod kontrolą systemu Microsoft Windows.
Wykres pokazuje, że w czasie 1 μs można uzyskać jedną krzywą pomiarową.
Uzyskiwanie wyników w ciągu kilku minut
Powiązane urządzenia
