12.06.2023 by Aileen Sammler
NanoTR и PicoTR - Линия приборов для термической характеризации тонких слоев
Нанотехнологии приобретают все большее значение в различных областях. В таких областях, как связь, медицина, экология, энергетика, аэрокосмическая промышленность и т. д., производители размещают все больше и больше устройств на все меньших и меньших площадях, и выделение тепла становится все более серьезной проблемой. Таким образом, знание теплофизических свойств материалов играет важную роль в обеспечении оптимального теплообмена. Используя методы NETZSCH Time Domain Thermoreflectance (TDTR), мы можем измерить их.
Тепловое управление тонкими пленками
Определение теплопроводности и температуропроводности материалов может быть осуществлено с помощью известного метода лазерной/световой вспышки (LFA). Этот метод LFA обычно используется для образцов толщиной от 0,1 мм до 6 мм. Однако с постоянно развивающимся дизайном электронных приборов и связанным с этим спросом на эффективное терморегулирование, все более важным становится получение точных измерений теплопроводности, теплопроводности и переходного контактного сопротивления в нанометровом диапазоне. В этой области применения толщина материалов варьируется от 10 нм до 2 мкм. Они могут иметь форму накопителей с фазовым переходом (PCM), термоэлектрических тонких пленок, светоизлучающих диодов (LED), диэлектрических интерфейсных слоев или даже прозрачных проводящих пленок (PFD).
Толщина нанометровых тонких пленок часто меньше типичного размера зерна. Следовательно, их теплофизические свойства существенно отличаются от значений объемного материала. С уменьшением размера зерна (толщины пленки) теплопроводность уменьшается - особенно в области среднего свободного пробега электронов. Поэтому теплопроводность объемного материала может быть в несколько раз выше, чем у тонких пленок. В связи с этим важно определять тепловую диффузию и на тонких пленках.
Термоотражение во временной области с помощью импульсного светового нагрева: Метод лазерной вспышки для тонких пленок
NanoTR и PicoTR являются системами термического анализа для тонких пленок. Это первые в мире анализаторы для высокоточных измерений теплофизических свойств металлических, оксидных, органических и других пленок, первоначально разработанные Национальным метрологическим институтом Японии (NMIJ) при AIST. Эти приборы позволяют быстро и с высокой точностью измерять температуропроводность, теплопроводность и межфазное термическое сопротивление для пленок толщиной от нескольких нанометров до нескольких десятков микрометров, сформированных на любой подложке.
Как это работает?
Передняя или задняя поверхность тонкой пленки на подложке нагревается импульсным лазерным источником (лазер накачки). В то же время передняя поверхность тонкой пленки облучается лазерным источником для контроля температуры (лазер-зонд). В сочетании с фотодетектором можно оценить отражательную способность в зависимости от времени и получить кривую роста температуры. Путем подгонки математической модели к кривой истории температуры можно определить температуропроводность.
Измеряя постоянную энергию, излучаемую пробным лазером и отраженную от образца, можно точно и быстрее регистрировать изменения температуры поверхности, чем с помощью обычных детекторов ИК-излучения.
Определение температуропроводности и межфазного термического сопротивления может быть реализовано с помощью заднего нагрева/фронтального обнаружения (режим RF) и переднего нагрева/фронтального обнаружения (режим FF).
И NanoTR и PicoTR позволяют проводить абсолютные измерения температуропроводности тонких пленок в диапазоне толщин от нескольких 10 мкм до нанометрового диапазона.
Ваши преимущества с первого взгляда:
- Теплофизический анализ тонких пленок, включая многослойные структуры: NanoTR и PicoTR позволяет измерять температуропроводность, теплопроводность и тепловую диффузию тонких пленок, а также межфазное термическое сопротивление между тонкими и многослойными пленками. NanoTR и PicoTR позволяют выполнять сложнейшие тепловые расчеты для полупроводниковых устройств.
- Высокоскоростные измерения: NanoTRсовременная технология обработки сигналов позволяет проводить высокоскоростные измерения.
- ВЧ и ФЧ конфигурации: NanoTR и PicoTR могут быть сконфигурированы как для RF (задний нагрев / / переднее обнаружение), так и для FF (передний нагрев / / переднее обнаружение) измерений, что позволяет проводить измерения для широкого спектра образцов.
- Высокоточный анализ: Эти приборы обеспечивают высокоточные измерения теплофизических свойств металлических, оксидных, органических и других пленок. Высокая точность измерений может быть подтверждена сертифицированными стандартными образцами NMIJ (NMIJ CRM).
- Широчайший диапазон толщин: В сочетании с нашими приборами LFA мы можем предложить решения для тонких пленок в нанометровом диапазоне до объемных материалов в миллиметровом диапазоне.
