12.06.2023 by Aileen Sammler
NanoTR e PicoTR - Linha de instrumentos para a caracterização térmica de camadas finas
A nanotecnologia está ganhando grande importância em vários campos. Nas áreas de comunicação, medicina, meio ambiente, energia, aeroespacial, etc., os fabricantes estão compactando cada vez mais em espaços cada vez menores, e o calor liberado está se tornando um problema cada vez maior. Assim, o conhecimento das propriedades termofísicas dos materiais desempenha um papel importante para permitir o fluxo de calor ideal. Usando os métodos de TermorrefletânciaA termorrefletância é um método para determinar a difusividade térmica e a condutividade térmica de filmes finos com espessuras na faixa de nanômetros.termorrefletância no Domínio do tempoUma análise de domínio do tempo baseia-se em alterações nos sinais físicos relacionadas ao tempo. Um gráfico no domínio do tempo mostra como um sinal muda ao longo do tempo. No caso da termorrefletância ou do método de flash a laser, o sinal do detector (alteração de tensão) é registrado - no mínimo - durante o intervalo de tempo entre a entrada de energia e o máximo do sinal (por exemplo, modo RF) ou como uma função do tempo de difusão de calor esperado (por exemplo, modo FF).domínio do tempo (TDTR) do site NETZSCH, podemos medi-las.
Gerenciamento térmico de filmes finos
A determinação da Condutividade térmicaA condutividade térmica (λ com a unidade W/(m-K)) descreve o transporte de energia - na forma de calor - por um corpo de massa como resultado de um gradiente de temperatura (veja a fig. 1). De acordo com a segunda lei da termodinâmica, o calor sempre flui na direção da temperatura mais baixa.condutividade térmica e da Difusividade térmicaA difusividade térmica (a com a unidade mm2/s) é uma propriedade específica do material para caracterizar a condução de calor instável. Esse valor descreve a rapidez com que um material reage a uma mudança de temperatura.difusividade térmica dos materiais pode ser realizada com o método estabelecido de flash de laser/luz (LFA). Normalmente, esse método LFA pode ser usado para amostras com espessura entre 0,1 mm e 6 mm. No entanto, com os projetos cada vez mais avançados de instrumentos eletrônicos e a demanda associada por um gerenciamento térmico eficiente, é mais importante obter medições precisas da Difusividade térmicaA difusividade térmica (a com a unidade mm2/s) é uma propriedade específica do material para caracterizar a condução de calor instável. Esse valor descreve a rapidez com que um material reage a uma mudança de temperatura.difusividade térmica, da Condutividade térmicaA condutividade térmica (λ com a unidade W/(m-K)) descreve o transporte de energia - na forma de calor - por um corpo de massa como resultado de um gradiente de temperatura (veja a fig. 1). De acordo com a segunda lei da termodinâmica, o calor sempre flui na direção da temperatura mais baixa.condutividade térmica e da Resistência de contatoDe acordo com a segunda lei da termodinâmica, a transferência de calor entre dois sistemas sempre se move na direção das temperaturas mais altas para as mais baixas. A quantidade de energia térmica transferida por condução de calor, por exemplo, através de uma parede de um edifício, é influenciada pelas resistências térmicas da parede de concreto e da camada de isolamento.resistência de contato de transição na faixa de nanômetros. Nessa área de aplicação, a espessura dos materiais varia de 10 nm a 2 µm. Eles podem assumir a forma de armazenamento de mudança de fase (PCM), filmes finos termoelétricos, diodos emissores de luz (LED), camadas de interface dielétrica ou até mesmo filmes condutores transparentes (PFD).
A espessura dos filmes nanométricos geralmente é menor do que o tamanho típico do grão. Consequentemente, suas propriedades termofísicas diferem significativamente dos valores do material em massa. Com a diminuição do tamanho do grão (espessura do filme), a Difusividade térmicaA difusividade térmica (a com a unidade mm2/s) é uma propriedade específica do material para caracterizar a condução de calor instável. Esse valor descreve a rapidez com que um material reage a uma mudança de temperatura.difusividade térmica diminui, especialmente na área do caminho livre médio dos elétrons. Portanto, a Difusividade térmicaA difusividade térmica (a com a unidade mm2/s) é uma propriedade específica do material para caracterizar a condução de calor instável. Esse valor descreve a rapidez com que um material reage a uma mudança de temperatura.difusividade térmica do material em massa pode ser várias vezes maior do que a dos filmes finos. Devido a esse fato, é essencial determinar a Difusividade térmicaA difusividade térmica (a com a unidade mm2/s) é uma propriedade específica do material para caracterizar a condução de calor instável. Esse valor descreve a rapidez com que um material reage a uma mudança de temperatura.difusividade térmica também em filmes finos.
Termorrefletância no Domínio do Tempo por Aquecimento por Luz Pulsada: The Laser Flash Method for Thin Films (Método de flash a laser para filmes finos)
NanoTR e PicoTR são os sistemas de análise térmica preferidos para filmes finos. Eles são os primeiros analisadores do mundo a fornecer medições de alta precisão das propriedades termofísicas de filmes metálicos, de óxido, orgânicos e outros, originalmente desenvolvidos pelo National Metrology Institute of Japan (NMIJ) da AIST. Esses instrumentos permitem medições rápidas e altamente precisas da Difusividade térmicaA difusividade térmica (a com a unidade mm2/s) é uma propriedade específica do material para caracterizar a condução de calor instável. Esse valor descreve a rapidez com que um material reage a uma mudança de temperatura.difusividade térmica, efusividade térmica, Condutividade térmicaA condutividade térmica (λ com a unidade W/(m-K)) descreve o transporte de energia - na forma de calor - por um corpo de massa como resultado de um gradiente de temperatura (veja a fig. 1). De acordo com a segunda lei da termodinâmica, o calor sempre flui na direção da temperatura mais baixa.condutividade térmica e resistência térmica interfacial para filmes que variam de vários nanômetros a várias dezenas de micrômetros de espessura, formados em qualquer substrato.
Como funciona?
A superfície frontal ou traseira de um filme fino em um substrato é aquecida por uma fonte de laser pulsado (laser de bomba). Ao mesmo tempo, a superfície frontal do filme fino é irradiada por uma fonte de laser para monitoramento de temperatura (laser de sonda). Combinado com o fotodetector, a refletividade pode ser avaliada como uma função do tempo e a curva do aumento de temperatura pode ser obtida. Ao ajustar o modelo matemático à curva do histórico da temperatura, a Difusividade térmicaA difusividade térmica (a com a unidade mm2/s) é uma propriedade específica do material para caracterizar a condução de calor instável. Esse valor descreve a rapidez com que um material reage a uma mudança de temperatura.difusividade térmica pode ser determinada.
Ao medir a energia constante emitida por um laser de amostra e refletida pela amostra, as mudanças de temperatura da superfície podem ser registradas com precisão e mais rapidamente do que com detectores de radiação infravermelha convencionais.
A determinação da Difusividade térmicaA difusividade térmica (a com a unidade mm2/s) é uma propriedade específica do material para caracterizar a condução de calor instável. Esse valor descreve a rapidez com que um material reage a uma mudança de temperatura.difusividade térmica e da resistência térmica interfacial pode ser realizada por aquecimento traseiro/detecção frontal (modo RF) e aquecimento frontal/detecção frontal (modo FF).
Ambos NanoTR e PicoTR permitem medições absolutas da Difusividade térmicaA difusividade térmica (a com a unidade mm2/s) é uma propriedade específica do material para caracterizar a condução de calor instável. Esse valor descreve a rapidez com que um material reage a uma mudança de temperatura.difusividade térmica de filmes finos em uma faixa de espessura de vários 10 μm até a faixa nanométrica.
Visão geral de seus benefícios:
- Análise termofísica de filmes finos, incluindo estruturas multicamadas: NanoTR e PicoTR pode medir a difusividade térmica, a efusividade térmica e a condutividade de filmes finos e a resistência térmica interfacial entre filmes finos de multicamadas. NanoTR e PicoTR permitem projetos térmicos altamente sofisticados para dispositivos semicondutores.
- Medição em alta velocidade: NanoTRa tecnologia de processamento de sinais de última geração da 's permite medições em alta velocidade.
- Configurações de RF e FF: NanoTR e PicoTR podem ser configurados para medições de RF (aquecimento traseiro/detecção frontal) e FF (aquecimento frontal/detecção frontal), permitindo a medição de uma ampla variedade de amostras.
- Análise de alta precisão: Esses instrumentos fornecem medições de alta precisão das propriedades termofísicas de filmes metálicos, de óxido, orgânicos e outros. A alta precisão pode ser confirmada pelos Materiais de Referência Certificados NMIJ (NMIJ CRMs).
- A mais ampla faixa de espessura: Em combinação com nossos instrumentos LFA, podemos oferecer soluções para filmes finos na faixa nanométrica até materiais em massa na faixa milimétrica.
