Разблокируйте Insights: Анализируйте и тестируйте с помощью

Основные моменты

Метод

Технические характеристики

Программное обеспечение

Связаться с

СМИ

Основные моменты

Метод определения тепловой диффузии в диапазоне толщин нанометров

Методы времяпролетного термоотражения

Метод определения теплопроводности в нанометровом диапазоне толщин

В связи со значительным прогрессом в разработке электронных устройств и связанной с этим необходимостью эффективного терморегулирования, точные измерения теплопроводности/теплопроводности в нанометровом диапазоне становятся как никогда важными.

Национальный институт передовой промышленной науки и технологии (AIST), Япония, уже отреагировал на требования промышленности, разработав в начале 90-х годов "метод терморефлектометрии с импульсным световым нагревом". Корпорация PicoTherm была основана в 2008 году и выпустила нано-секундный терморефлектометрический прибор "NanoTR" и пикосекундного терморефлектометрического прибора "PicoTR", которые позволяют проводить абсолютные измерения теплопроводности тонких пленок в диапазоне толщин от нескольких 10 мкм до нанометрового диапазона.

В октябре 2020 года компания PicoTherm присоединилась к группе NETZSCH в качестве дочерней компании NETZSCH Japan. В сочетании с нашими системами LFA NETZSCH теперь может предложить решение для тонких пленок в нанометровом диапазоне вплоть до сыпучих материалов в диапазоне мм.

Испытание теплопроводности тонкопленочного ленточного кабеля

Национальный институт передовой промышленной науки и технологии (AIST), Япония, уже отреагировал на требования промышленности, разработав в начале 90-х годов "метод терморефлектометрии с импульсным световым нагревом". Корпорация PicoTherm была основана в 2008 году и выпустила нано-секундный терморефлектометрический прибор "NanoTR" и пикосекундного терморефлектометрического прибора "PicoTR", которые позволяют проводить абсолютные измерения температуропроводности тонких пленок в диапазоне толщин от нескольких 10 мкм до нанометрового диапазона.

Метод

Методы терморефлексии во временной области - Метод лазерной вспышки для тонких пленок

С помощью сайта PicoTR на образец могут быть поданы лазерные импульсы (лазер накачки) с длительностью импульса 0,5 пс и периодом 50 нс. Время температурного отклика также определяется лазером образца.

PicoTR позволяет пользователю легко переключаться между режимами RT и FF.

PicoTR соответствует японским промышленным стандартам JIS R 1689 и JIS R 1690.

Схема, иллюстрирующая установку для лазерной спектроскопии с лазерами накачки и зондирования, взаимодействия с образцом и компонентами обнаружения.

Терморефлекторные методы

Метод сверхбыстрой лазерной вспышки - задний нагрев/переднее обнаружение (RF)

Определение тепловой диффузии и межфазного термического сопротивления

classicТот факт, что теплофизические свойства тонких слоев и пленок значительно отличаются от свойств соответствующего объемного материала, требует создания методики, преодолевающей ограничения метода лазерной вспышки (LFA). Этот так называемый метод сверхбыстрой лазерной вспышки также известен как метод заднего нагрева/фронтального обнаружения.
Измерительная установка аналогична обычной LFA: детектор и лазер находятся на противоположных сторонах образца, расположенного на прозрачной подложке. Измеряемая тепловая диффузия - это составляющая через толщину, перпендикулярную поверхности образца. Лазер накачки облучает заднюю сторону образца.

По мере нагрева образца его поверхностный термоотражающий эффект изменяется. Тепловая диффузия рассчитывается по увеличению температуры (нижний график). Здесь тепловая диффузия тонкой металлической пленки (Mo) была определена как 1,59 - ^10-5^м2/с.

Схема конфигурации RF, иллюстрирующая взаимодействие лазера с образцом на прозрачной подложке для анализа материала. — Радиочастотная конфигурация специально для прозрачных веществ

Кривая температурной истории тонкой пленки Mo толщиной 90 нм с измерениями теплопроводности и диффузии. — Кривая температурной истории и измеренная тепловая диффузия тонкой пленки Mo (90 нм) с помощью радиочастотного метода

Терморефлексия во временной области - нагрев фронта/обнаружение фронта (FF)

Определение тепловой диффузии и теплового удельного веса

В дополнение к радиочастотному методу, измерения могут быть выполнены в конфигурации фронтального нагрева/фронтального обнаружения (FF). Термин "фронт" относится к открытой поверхности тонкой пленки, нанесенной на подложку, а "тыл" - к границе между тонкой пленкой и подложкой.

В измерительной установке FF (верхний рисунок) детектор и лазер находятся на одной стороне образца. Область передней поверхности тонкой пленки диаметром в несколько десятков микрометров нагревается лазером накачки, и на эту же позицию наводится зондирующий лазер. Наблюдается изменение температуры поверхности.

Этот метод можно применять к тонким слоям на непрозрачных подложках, для которых радиочастотная техника не подходит.

В примере слева теплопроводность тонкой металлической пленки (Mo) была определена как 1,61 - 10-5 м2/с с помощью метода FF. Результаты подтверждают высокое согласие между режимами RF и FF (отклонение < 2%).

Схема метода FF, иллюстрирующая установку для анализа непрозрачных и прозрачных подложек с помощью лазеров и фотодетектора. — Конфигурация FF специально для непрозрачных подложек

График, изображающий анализ адсорбции газа с помощью ТГ и NH₃ измерений, иллюстрирующий динамику реакции в термическом анализе. — Кривая температурной истории и измеренная тепловая диффузия тонкой пленки Mo (90 нм) методом FF

Технические характеристики

		`PicoTR`
Лазер накачки	Длительность импульса Длина волны Диаметр луча	0.5 пс 1550 нм 45 мкм
Лазер образца	Ширина импульса Длина волны Диаметр луча	0.5 пс 775 нм 25 мкм
Измеренные значения		Коэффициенты температуропроводности и теплопроницаемости, термическое сопротивление промежуточных слоев
Толщина слоя образца (метод RF)	Смола Керамика Металл	10 нм ... 100 нм 10 нм ... 300 нм 100 нм ... 900 нм
Толщина слоя образца (метод FF)		Толще 100 нм
Подложки	Материал Размер Толщина	Непрозрачные/прозрачные 10 ... 20 мм кв. 1 мм макс.
Тепловая диффузия	Диапазон	0.01 ... 1000 мм²/с
	Точность	± 6,2 % при времени измерения 40 мин, для CRM 5808A в режиме RF, толщина 400 нм
	Воспроизводимость	± 5%
Программное обеспечение		Расчет тепловых свойств, многослойный анализ, база данных

Брошюры и информационные листы

Программное обеспечение

Отображение и анализ на месте 100 000 shots

Современное программное обеспечение для измерений и анализа NanoTR/PicoTR имеет простой в обращении пользовательский интерфейс, что позволяет точно определять тепловые свойства тонких пленок. С помощью программного обеспечения можно регулировать фокусировку лазерного луча и получать ПЗС-изображение.

NanoTR/PicoTR программное обеспечение работает под управлением Microsoft Windows.

График показывает, что за 1 мкс времени измерения может быть получена одна измерительная кривая.

Интерфейс программного обеспечения для термического анализа, отображающий графики повышения температуры и результаты расчета тепловой диффузии.

Получение результатов за считанные минуты

NanoTR программный интерфейс, отображающий графики измерений с настройками данных для анализа повышения температуры и временных интервалов.

Сопутствующие устройства

NanoTR
Терморефлексия во временной области с использованием импульсного светового нагрева
- Ширина импульса: 1 нс
- 30 нм ... 20 мкм Толщина образца
- 0.01 ... 1000 мм²/с Диапазон
LFA 457 MicroFlash^®
Определение теплофизических свойств
- Диапазон температур: от -125°C до 1100°C
- Две различные печи, заменяемые пользователем
- Измерение тепловой диффузии и теплопроводности
LFA 717 HyperFlash^®
Быстрый, бесконтактный метод определения теплопроводности
- Диапазон температур: от -100°C до 500°C
- Одновременное измерение до 16 образцов
- Широчайший диапазон держателей и материалов образцов