TDTR

Termoreflektansanalysator med tidsdomän

TermoreflektansTermoreflektans är en metod för att bestämma den termiska diffusiviteten och värmeledningsförmågan hos tunna filmer med tjocklekar i nanometerområdet.Termoreflektans är en metod för att bestämma värmediffusivitet och Termisk konduktivitetVärmekonduktivitet (λ med enheten W/(m-K)) beskriver transporten av energi - i form av värme - genom en masskropp som ett resultat av en temperaturgradient (se fig. 1). Enligt termodynamikens andra huvudsats strömmar värme alltid i riktning mot den lägre temperaturen.värmeledningsförmåga för tunna filmer med tjocklekar i nanometerområdet.

National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) i Japan svarade redan i början av 90-talet på industrins behov genom att utveckla en "termoreflektansmetod med pulsad ljusuppvärmning". PicoTherm Corporation grundades 2008 med lanseringen av en nano-sekunds termoreflektansapparat "NanoTR" och en pico-sekunds termoreflektansapparat "PicoTR", som möjliggör absoluta mätningar av den termiska diffusiviteten hos tunna filmer i ett tjockleksintervall på flera 10 μm ner till nanometerområdet.

I oktober 2020 gick PicoTherm med i NETZSCH Group som ett dotterbolag till NETZSCH Japan. I kombination med våra LFA-system kan NETZSCH nu erbjuda en lösning för tunna filmer i nanometerområdet upp till bulkmaterial i mm-området.

Termoreflektans genom pulsad ljusuppvärmning

I motsats till den konventionella laserflashmetoden används ingen infraröd detektor för att mäta temperaturökningen i provet efter en kort laserpuls. Istället används den temperaturberoende reflektiviteten hos en yta för att generera mätsignalen (spänningsändring).

Den tunna filmen värms upp med en kort laserpuls (pumplaser). Samtidigt är ytterligare en laser (sondlasern) påslagen kontinuerligt. Laserljuset från sondlasern reflekteras av filmytan till detektorn. Absolutvärdet av spänningsändringen i detektorn är proportionell mot temperaturändringen på filmens yta. En modellberäkning på grundval av spänningsändringen (termogram) ger den termiska diffusionstiden och den termiska diffusiviteten för tunna filmer.

Den termiska diffusionstiden (t) är beroende av tjockleken (d) och den termiska diffusiviteten (a). De möjliga intervallen för termisk diffusionstid framgår av figur 1. Den nedre gränsen för LFA 467 är t.ex. ~500 µs, vilket kan jämföras med en kopparplåt med en tjocklek på 200 µm. I motsats till detta är PicoTR (pico-second thermoreflectance apparatus) kan mäta en molybdenfilm med en tjocklek på 100 µm. För tillämpningar i intervallet mellan LFA och PicoTRär den mer kostnadseffektiva NanoTR (nano-sekunds termoreflektansapparat) tillgänglig.