Förbättra din SEO med insikter och analyser från NanoTR!

Höjdpunkter

Metod

Specifikationer

Programvara

Kontakt

Media

Höjdpunkter

Metod för bestämning av Termisk diffusivitetTermisk diffusivitet (a med enheten mm2/s) är en materialspecifik egenskap för att karakterisera instationär värmeledning. Detta värde beskriver hur snabbt ett material reagerar på en temperaturförändring.termisk diffusivitet i tjockleksintervallet nanometer

Termoreflektansmetoder med TidsdomänEn tidsdomänanalys baseras på förändringar i fysiska signaler som är relaterade till tid. En tidsdomängraf visar hur en signal förändras över tiden. När det gäller termoreflektans eller laserblixtmetoden registreras detektorsignalen (spänningsändringen) - åtminstone - under tidsintervallet mellan energitillförseln och signalmaximum (t.ex. RF-läge) eller som en funktion av den förväntade värmediffusionstiden (t.ex. FF-läge).tidsdomän

Metod för bestämning av värmediffusivitet i tjockleksintervallet nanometer

Med de betydande framstegen inom design av elektroniska enheter och det därmed sammanhängande behovet av en effektiv värmehantering är noggranna mätningar av värmediffusivitet/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 i nanometerområdet mer än någonsin avgörande.

National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) i Japan svarade redan i början av 90-talet på industrins krav 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.

Test av värmeledningsförmåga hos bandkabel med tunn film

Med de stora framstegen inom konstruktionen av elektroniska enheter och det därmed sammanhängande behovet av en effektiv värmehantering är noggranna mätningar av värmediffusivitet/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 i nanometerområdet mer än någonsin avgörande.

Metod

NanoTRden toppmoderna signalbehandlingstekniken möjliggör höghastighetsmätningar. Med denna termoreflektansapparat bestrålas provet periodiskt (20 μs) med en laserpuls med en pulsbredd på 1 ns.

Den resulterande temperaturresponsen appliceras på en CW-laser (probelaser). Utmärkt s/n-förhållande kan uppnås genom höghastighetsintegrering av repetitiva signaler. Den kan enkelt växlas mellan RF- och FF-konfigurationerna via programvaran för ett stort antal olika prover.

NanoTR är i enlighet med JIS R 1689, JIS R 1690 och SI-spårbar med tunnfilmsstandarden för värmediffusionstid (RM1301-a), som tillhandahålls av AIST.

Diagram som illustrerar NETZSCH NanoTR Thermal Reflectance Method, med pump- och probelaser för termisk provning. — Prinzip der NETZSCH `NanoTR` Metod för termisk reflektans

Metoder för termoreflektans

Ultrasnabb laserblixtmetod - uppvärmning bakifrån/detektering framifrån (RF)

Bestämning av Termisk diffusivitetTermisk diffusivitet (a med enheten mm2/s) är en materialspecifik egenskap för att karakterisera instationär värmeledning. Detta värde beskriver hur snabbt ett material reagerar på en temperaturförändring.termisk diffusivitet och gränsytans termiska resistans

Det faktum att de termofysikaliska egenskaperna hos tunna skikt och filmer skiljer sig avsevärt från egenskaperna hos motsvarande bulkmaterial kräver en teknik som övervinner begränsningarna hos den klassiska laserflashmetoden (LFA). Denna s.k. ultrasnabba laserblixtteknik är också känd som "rear heating/front detection"-metoden.
Mätuppställningen liknar den konventionella LFA: detektor och laser sitter på var sin sida om provet som är placerat på ett transparent substrat. Den uppmätta värmediffusiviteten är den komponent som går genom tjockleken vinkelrätt mot provets yta. Pumplasern bestrålar provets baksida.

När provet värms upp varierar dess TermoreflektansTermoreflektans är en metod för att bestämma den termiska diffusiviteten och värmeledningsförmågan hos tunna filmer med tjocklekar i nanometerområdet.termoreflektans på ytan. Den termiska diffusiviteten beräknas utifrån temperaturökningen (nedre diagrammet). Här bestämdes den termiska diffusiviteten för en tunn metallfilm (Mo) till 1,59 - ^10-5^m2/s.

RF-konfigurationsschema för analys av transparenta ämnen med laser och fotodetektor. — RF-konfiguration specifikt för transparenta ämnen

Normaliserad signalgraf som visar värmediffusivitet och konduktivitet för en tunn film av 90 nm Mo, analyserad med RF-metoden. — Temperaturhistorisk kurva och uppmätt Termisk diffusivitetTermisk diffusivitet (a med enheten mm2/s) är en materialspecifik egenskap för att karakterisera instationär värmeledning. Detta värde beskriver hur snabbt ett material reagerar på en temperaturförändring.termisk diffusivitet för tunn Mo-film (90 nm) med RF-metod

TermoreflektansTermoreflektans är en metod för att bestämma den termiska diffusiviteten och värmeledningsförmågan hos tunna filmer med tjocklekar i nanometerområdet.Termoreflektans i TidsdomänEn tidsdomänanalys baseras på förändringar i fysiska signaler som är relaterade till tid. En tidsdomängraf visar hur en signal förändras över tiden. När det gäller termoreflektans eller laserblixtmetoden registreras detektorsignalen (spänningsändringen) - åtminstone - under tidsintervallet mellan energitillförseln och signalmaximum (t.ex. RF-läge) eller som en funktion av den förväntade värmediffusionstiden (t.ex. FF-läge).tidsdomän - Frontvärme/Frontdetektering (FF)

Förutom RF-metoden kan mätningar också göras i en konfiguration med frontuppvärmning/frontdetektering (FF). Termen "front" avser den öppna ytan på den tunna film som deponerats på ett substrat, medan "baksida" avser gränsen mellan den tunna filmen och substratet.

I FF-mätuppställningen (övre bilden) är detektorn och lasern placerade på samma sida av provet. Ett område på den tunna filmens framsida med en diameter på flera tiotals mikrometer värms upp av en pumplaser, och en sondlaser pekar på samma position. Förändringen i yttemperaturen observeras.

Denna metod kan tillämpas på tunna skikt på icke-transparenta substrat för vilka RF-tekniken inte är lämplig.

I exemplet till vänster bestämdes den termiska diffusiviteten hos en tunn metallfilm (Mo) till 1,61 - 10-5 m2/s med FF-metoden. Resultaten visar på den höga överensstämmelsen mellan RF- och FF-metoderna (avvikelse < 2%).

Illustration av FF-metoden för analys av ogenomskinliga och genomskinliga substrat, med fokus på laserinteraktioner och provlager. — FF-konfiguration speciellt för ogenomskinliga substrat

Termisk diffusivitetskurva för 90 nm tunn Mo-film; data belyser konduktivitetsvärden och signalnormalisering över tid. — Temperaturhistorisk kurva och uppmätt Termisk diffusivitetTermisk diffusivitet (a med enheten mm2/s) är en materialspecifik egenskap för att karakterisera instationär värmeledning. Detta värde beskriver hur snabbt ett material reagerar på en temperaturförändring.termisk diffusivitet för tunn Mo-film (90 nm) med FF-metoden

NanoTR är i enlighet med JIS R 1689, JIS R 1690 och SI-spårbar genom tunnfilmsstandarden för värmediffusionstid (RM1301-a), som tillhandahålls av AIST.

JIS R 1689 "Bestämning av Termisk diffusivitetTermisk diffusivitet (a med enheten mm2/s) är en materialspecifik egenskap för att karakterisera instationär värmeledning. Detta värde beskriver hur snabbt ett material reagerar på en temperaturförändring.termisk diffusivitet hos fina keramiska filmer genom termoreflektansmetod med pulsad ljusuppvärmning"
JIS R 1690 "Bestämning av gränsytans termiska motstånd mellan fin keramisk film och metallfilm"

"Termoreflektansmetoder med ljuspulsuppvärmning för mätning av termofysikaliska egenskaper hos tunna filmer"
Tetsuya BABA

"Utveckling av referensmaterial för termisk diffusivitet för tunna filmer"
Takashi YAGI, Naoyuki TAKETOSHI, Tetsuya BABA

"Direkt observation av överföring av värmeenergi över en tunn metallfilm på kiselsubstrat med hjälp av termoreflektansteknik med bakre värmefrontdetektering"
Shakhawat H. FIROZ, Takashi YAGI, Naoyuki TAKETOSHI, Kazuko ISHIKAWA, Tetsuya BABA

"Mätning av termisk diffusivitet i en cell med diamantstäd med hjälp av ljuspulstermoreflekteringsteknik"
Takashi YAGI, Tetsuya BABA, et al.

Specifikationer

		`NanoTR`
Pump Laser	Pulsbredd Våglängd Stråldiameter	1 ns 1550 nm 100 μm
Sondlaser	Pulsbredd Våglängd Stråldiameter	kontinuerlig 785 nm 50 μm
Mätobjekt		Termisk diffusivitetTermisk diffusivitet (a med enheten mm2/s) är en materialspecifik egenskap för att karakterisera instationär värmeledning. Detta värde beskriver hur snabbt ett material reagerar på en temperaturförändring.Termisk diffusivitet och effusivitet, gränsytans motstånd
Provfilm Tjocklek (RF-metod)	Harts keramik metall	30 nm ... 2 μm 300 nm ... 5 μm 1 μm ... 20 μm
Provets filmtjocklek (FF-metod)		Tjockare än 1 μm
Substrat	Material Storlek Tjocklek	Ogenomskinlig/genomskinlig 10 ... 20 mm kvadrat 1 mm max.
Termisk diffusivitetTermisk diffusivitet (a med enheten mm2/s) är en materialspecifik egenskap för att karakterisera instationär värmeledning. Detta värde beskriver hur snabbt ett material reagerar på en temperaturförändring.Termisk diffusivitet	Intervall	0.01 ... 1000 mm²/s
	Noggrannhet	± 6,2% med 40 min mättid, för CRM 5808A i RF-läge, 400 nm tjocklek
	Repeterbarhet	± 5%
Programvara		Beräkning av termiska egenskaper, flerskiktsanalys, databas

Broschyrer och datablad

Programvara

In-situ-visning och analys av 100.000 skott

Den toppmoderna programvaran för mätning/analys på NanoTR/PicoTR har ett lätthanterligt användargränssnitt som gör det möjligt att exakt bestämma de termiska egenskaperna hos tunna filmer. Laserstrålens fokusering kan justeras med hjälp av programvaran och CCD-bilder kan tas fram.

NanoTR/PicoTR programvaran körs under Microsoft Windows.

Diagrammet visar att en mätkurva kan erhållas på 1 μs mättid.