Deblocați Insights: Analizați și testați astăzi cu PicoTR!

Repere

Metoda

Specificații

Software

Persoană de contact

Media

Repere

Metoda de determinare a difuzivității termice în intervalul de grosime de nanometri

Metode de termoreflectanță în domeniul timpului

Metoda pentru determinarea difuzivității termice în domeniul grosimii nanometrice

Având în vedere progresele semnificative înregistrate în proiectarea dispozitivelor electronice și necesitatea asociată a unui management termic eficient, măsurătorile exacte ale difuzivității termice/conductivității termice în domeniul nanometric sunt mai mult ca niciodată cruciale.

Institutul Național de Știință și Tehnologie Industrială Avansată (AIST), Japonia, a răspuns deja cerințelor industriale prin dezvoltarea unei "metode de termoreflectanță prin încălzire cu lumină pulsată" la începutul anilor '90. PicoTherm Corporation a fost înființată în 2008 cu lansarea unui aparat de termoreflectanță de nano-secundă "NanoTR" și a unui aparat de termoreflectanță pico-secundă "PicoTR", care permit măsurarea absolută a difuzivității termice a filmelor subțiri cu o grosime de câțiva 10 μm până în domeniul nanometric.

În octombrie 2020, PicoTherm s-a alăturat grupului NETZSCH ca filială a NETZSCH Japonia. În combinație cu sistemele noastre LFA, NETZSCH poate oferi acum soluția pentru filme subțiri în domeniul nanometric până la materiale în vrac în domeniul mm.

Testarea conductivității termice a cablurilor cu panglică cu peliculă subțire

Institutul Național de Știință și Tehnologie Industrială Avansată (AIST), Japonia, a răspuns deja cerințelor industriale prin dezvoltarea unei "metode de termoreflectanță prin încălzire cu lumină pulsată" la începutul anilor '90. PicoTherm Corporation a fost înființată în 2008 cu lansarea unui aparat de termoreflectanță de nano-secundă "NanoTR" și a unui aparat de termoreflectanță pico-secundă "PicoTR", care permit măsurarea absolută a difuzivității termice a straturilor subțiri cu o grosime de câțiva 10 μm până în domeniul nanometric.

Metoda

Metode de termoreflectanță în domeniul timpului - Metoda laser flash pentru filme subțiri

Cu ajutorul PicoTR, pot fi aplicate probei impulsuri laser (laser de pompare) cu o lățime a impulsului de 0,5 ps și o perioadă de timp de 50 ns. Timpul de răspuns la temperatură este, de asemenea, detectat de laserul probei.

PicoTR permite utilizatorului să comute cu ușurință între modul RT și FF.

PicoTR este în conformitate cu standardele industriale japoneze JIS R 1689 și JIS R 1690.

Diagrama care ilustrează o instalație de spectroscopie cu laser cu lasere de pompare și de sondă, interacțiunea specimenului și componentele de detecție.

Metode de termoreflectanță

Metoda cu bliț laser ultrarapid - Încălzire spate/detecție față (RF)

Determinarea difuzivității termice și a rezistenței termice interfaciale

Faptul că proprietățile termofizice ale straturilor și filmelor subțiri diferă considerabil de cele ale materialului în vrac corespunzător necesită o tehnică care să depășească limitările metodei clasice a blițului laser (LFA). Această așa-numită tehnică ultrarapidă cu bliț laser este cunoscută și sub denumirea de metoda încălzirii din spate/detecției din față.
Configurația de măsurare este similară cu cea a LFA convențională: detectorul și laserul se află pe părți opuse ale probei, care este amplasată pe un substrat transparent. Difuzivitatea termică măsurată este componenta prin grosimea perpendiculară pe suprafața probei. Laserul de pompare iradiază partea din spate a probei.

Pe măsură ce proba se încălzește, termoreflectanța suprafeței sale variază. Difuzivitatea termică se calculează din creșterea temperaturii (graficul inferior). Aici, difuzivitatea termică a unei pelicule metalice subțiri (Mo) a fost determinată la 1,59 - ^10-5^m2/s.

Diagrama configurației RF care ilustrează interacțiunile laserului cu o probă pe un substrat transparent pentru analiza materialelor. — Configurație RF specifică pentru substanțe transparente

Curba istorică a temperaturii unei pelicule subțiri de Mo de 90 nm care prezintă măsurători ale difuzivității și conductivității termice. — Curba istorică a temperaturii și difuzivitatea termică măsurată a filmului subțire de Mo (90 nm) cu metoda RF

Termoreflectanță în domeniul timpului - Încălzire frontală/detecție frontală (FF)

Determinarea difuzivității termice și a efuzivității termice

În plus față de metoda RF, măsurătorile pot fi efectuate și într-o configurație de încălzire frontală/detecție frontală (FF). Termenul "față" se referă la suprafața deschisă a filmului subțire depus pe un substrat, în timp ce "spate" se referă la limita dintre filmul subțire și substrat.

În configurația de măsurare FF (imaginea de sus), detectorul și laserul sunt pe aceeași parte a probei. O zonă din fața frontală a peliculei subțiri cu un diametru de câteva zeci de micrometri este încălzită de un laser de pompare, iar un laser sondă punctează în aceeași poziție. Se observă modificarea temperaturii suprafeței.

Această metodă poate fi aplicată straturilor subțiri de pe substraturi netransparente pentru care tehnica RF nu este adecvată.

În exemplul din stânga, difuzivitatea termică a unui film metalic subțire (Mo) a fost determinată la 1,61 - 10-5 m2/s prin aplicarea metodei FF. Rezultatele dovedesc concordanța ridicată între modurile RF și FF (abatere < 2%).

Diagrama metodei FF care ilustrează configurația pentru analizarea substraturilor opace și transparente cu lasere și un fotodetector. — Configurație FF specifică pentru substraturi opace

Grafic care descrie analiza adsorbției gazelor cu măsurători TG și NH₃, ilustrând dinamica reacției în analiza termică. — Curba istorică a temperaturii și difuzivitatea termică măsurată a filmului subțire de Mo (90 nm) cu metoda FF

Specificații

		`PicoTR`
Pompa laser	Lățimea impulsului Lungimea de undă Diametrul fasciculului	0.5 ps 1550 nm 45 μm
Laser de probă	Lățimea impulsului Lungimea de undă Diametrul fasciculului	0.5 ps 775 nm 25 μm
Valori măsurate		Coeficienții de difuzivitate termică și de penetrare a căldurii, rezistența termică a straturilor intermediare
Grosimea stratului eșantionului (metoda RF)	Rășină Ceramică Metal	10 nm ... 100 nm 10 nm ... 300 nm 100 nm ... 900 nm
Grosimea stratului eșantionului (metoda FF)		Mai gros de 100 nm
Substrat	Material Dimensiune Grosime	Opac/transparent 10 ... 20 mm pătrat 1 mm max.
Difuzivitate termică	Gama	0.01 ... 1000 mm²/s
	Precizie	± 6,2 % cu un timp de măsurare de 40 min, pentru CRM 5808A în modul RF, grosime 400 nm
	Reproductibilitate	± 5%
Software		Calcularea proprietăților termice, analiza multistrat, bază de date

Broșuri și fișe tehnice

Software

Afișare in situ și analiza a 100.000 de fotografii

Software-ul de măsurare/analiză de ultimă generație NanoTR/PicoTR are o interfață utilizator ușor de utilizat, care permite o determinare precisă a proprietăților termice ale filmelor subțiri. Focalizarea fasciculului laser poate fi reglată de software și se pot obține imagini CCD.

NanoTR/ Software-ulPicoTR rulează sub Microsoft Windows.

Graficul arată că în 1 μs de timp de măsurare se poate obține o curbă de măsurare.

Interfață software de analiză termică care afișează graficele de creștere a temperaturii și rezultatele difuzivității termice calculate.

Obținerea rezultatelor în câteva minute

NanoTR interfață software care afișează grafice de măsurare cu setări de date pentru analiza creșterii temperaturii și intervale de timp.

Dispozitive conexe

NanoTR
Termoreflectanță în domeniul timpului utilizând încălzirea cu lumină pulsată
- Lățimea impulsului: 1 ns
- 30 nm ... 20 μm Grosimea probei
- 0.01 ... 1000 mm²/s Interval
LFA 457 MicroFlash^®
Determinarea proprietăților termofizice
- Gama de temperaturi: de la -125°C la 1100°C
- Două cuptoare diferite care pot fi schimbate de utilizator
- Măsurarea difuzivității termice și a conductivității termice
LFA 717 HyperFlash^®
O metodă rapidă, fără contact, pentru determinarea difuzivității termice
- Interval de temperatură: de la -100°C la 500°C
- Măsurarea simultană a până la 16 probe
- Cea mai largă gamă de suporturi și materiale de probă