12.06.2023 by Aileen Sammler
NanoTR ve PicoTR - İnce Katmanların Termal Karakterizasyonu için Enstrüman Hattı
Nanoteknoloji çeşitli alanlarda büyük önem kazanmaktadır. İletişim, tıp, çevre, enerji, havacılık ve uzay gibi alanlarda üreticiler smaller ve smaller alanlarına giderek daha fazla şey sığdırmakta ve açığa çıkan ısı giderek daha büyük bir sorun haline gelmektedir. Bu nedenle, malzemelerin termo-fiziksel özelliklerinin bilinmesi, optimum ısı akışının sağlanmasında önemli bir rol oynamaktadır. NETZSCH Zaman Alanı TermoreflektansTermoreflektans, nanometre aralığında kalınlıklara sahip ince filmlerin termal difüzivitesini ve termal iletkenliğini belirlemek için kullanılan bir yöntemdir.Termoreflektans Yöntemlerini kullanarak bunları ölçebiliriz.
İnce Filmlerin Termal Yönetimi
Malzemelerin Termal İletkenlikTermal iletkenlik (W/(m-K) birimiyle λ), sıcaklık gradyanının bir sonucu olarak enerjinin - ısı şeklinde - kütleli bir cisim boyunca taşınmasını tanımlar (bkz. Şekil 1). Termodinamiğin ikinci yasasına göre, ısı her zaman düşük sıcaklık yönünde akar.termal iletkenlik ve termal difüzivitesinin belirlenmesi, yerleşik lazer / ışık flaşı yöntemi (LFA) ile gerçekleştirilebilir. Bu LFA yöntemi tipik olarak 0,1 mm ile 6 mm arasında kalınlığa sahip numuneler için kullanılabilir. Bununla birlikte, elektronik cihazlarda sürekli gelişen tasarımlar ve buna bağlı olarak verimli termal yönetim talebi ile birlikte, nanometre aralığında Termal DifüziviteTermal difüzivite (mm2/s birimiyle a), kararsız ısı iletimini karakterize etmek için malzemeye özgü bir özelliktir. Bu değer, bir malzemenin sıcaklıktaki bir değişikliğe ne kadar hızlı tepki verdiğini açıklar.termal difüzivite, Termal İletkenlikTermal iletkenlik (W/(m-K) birimiyle λ), sıcaklık gradyanının bir sonucu olarak enerjinin - ısı şeklinde - kütleli bir cisim boyunca taşınmasını tanımlar (bkz. Şekil 1). Termodinamiğin ikinci yasasına göre, ısı her zaman düşük sıcaklık yönünde akar.termal iletkenlik ve geçiş temas direncinin hassas ölçümlerini elde etmek daha önemlidir. Bu uygulama alanında, malzemelerin kalınlığı 10 nm ila 2 µm arasında değişmektedir. Bunlar faz değişim depolaması (PCM), termoelektrik ince filmler, ışık yayan diyotlar (LED), dielektrik arayüz katmanları ve hatta şeffaf iletken filmler (PFD) şeklinde olabilir.
Nanometre inceliğindeki filmlerin kalınlığı genellikle tipik tane boyutundan daha azdır. Sonuç olarak, termofiziksel özellikleri yığın malzemenin değerlerinden önemli ölçüde farklıdır. Azalan tane boyutu (film kalınlığı) ile Termal DifüziviteTermal difüzivite (mm2/s birimiyle a), kararsız ısı iletimini karakterize etmek için malzemeye özgü bir özelliktir. Bu değer, bir malzemenin sıcaklıktaki bir değişikliğe ne kadar hızlı tepki verdiğini açıklar.termal difüzivite azalır - özellikle elektronların ortalama serbest yolu alanında. Bu nedenle, dökme malzemenin termal difüzivitesi ince filmlerinkinden birkaç kat daha yüksek olabilir. Bu nedenle, ince filmlerde de termal difüzivitenin belirlenmesi önemlidir.
Darbeli Işık Isıtması ile Zaman Alanı Termoreflektansı: İnce Filmler için Lazer Flaş Yöntemi
NanoTR ve PicoTR ince filmler için tercih edilen termal analiz sistemleridir. Metalik, oksit, organik ve diğer filmlerin termofiziksel özellikleri üzerinde yüksek hassasiyetli ölçümler sağlayan dünyanın ilk analizörleridir ve orijinal olarak AIST'nin Japonya Ulusal Metroloji Enstitüsü (NMIJ) tarafından geliştirilmiştir. Bu cihazlar, herhangi bir alt tabaka üzerinde oluşturulmuş, kalınlığı birkaç nanometreden birkaç on mikrometreye kadar değişen filmler için Termal DifüziviteTermal difüzivite (mm2/s birimiyle a), kararsız ısı iletimini karakterize etmek için malzemeye özgü bir özelliktir. Bu değer, bir malzemenin sıcaklıktaki bir değişikliğe ne kadar hızlı tepki verdiğini açıklar.termal difüzivite, termal efüzivite, Termal İletkenlikTermal iletkenlik (W/(m-K) birimiyle λ), sıcaklık gradyanının bir sonucu olarak enerjinin - ısı şeklinde - kütleli bir cisim boyunca taşınmasını tanımlar (bkz. Şekil 1). Termodinamiğin ikinci yasasına göre, ısı her zaman düşük sıcaklık yönünde akar.termal iletkenlik ve arayüzey termal direncinin hızlı ve son derece hassas ölçümlerini sağlar.
Nasıl Çalışıyor?
Bir alt tabaka üzerindeki ince bir filmin ön veya arka yüzeyi darbeli bir lazer kaynağı (pompa lazeri) tarafından ısıtılır. Aynı zamanda, ince filmin ön yüzeyi sıcaklık izleme için bir lazer kaynağı (prob lazer) tarafından ışınlanır. Foto dedektör ile birlikte yansıtıcılık zamanın bir fonksiyonu olarak değerlendirilebilir ve sıcaklık artışının eğrisi elde edilebilir. Matematiksel modelin sıcaklığın geçmiş eğrisine uydurulmasıyla Termal DifüziviteTermal difüzivite (mm2/s birimiyle a), kararsız ısı iletimini karakterize etmek için malzemeye özgü bir özelliktir. Bu değer, bir malzemenin sıcaklıktaki bir değişikliğe ne kadar hızlı tepki verdiğini açıklar.termal difüzivite belirlenebilir.
Bir örnek lazer tarafından yayılan ve örnekten yansıyan sabit enerjinin ölçülmesiyle, yüzeyin sıcaklık değişimleri geleneksel IR radyasyon dedektörlerinden daha doğru ve daha hızlı bir şekilde kaydedilebilir.
Termal difüzivite ve arayüzey termal direncinin belirlenmesi, arkadan ısıtma/önden algılama (RF modu) ve Önden Isıtma/Önden Algılama (FF modu) ile gerçekleştirilebilir.
Her ikisi de NanoTR ve PicoTR nanometre aralığında birkaç 10 μm kalınlık aralığında ince filmlerin termal difüzivitesinin mutlak ölçümlerine izin verir.
Bir Bakışta Avantajlarınız:
- Çok katmanlı yapılar da dahil olmak üzere ince filmlerin termofiziksel analizi: NanoTR ve PicoTR ince filmlerin termal difüzivitesini, termal efüzivitesini ve iletkenliğini ve çok katmanlı filmlerin ince filmleri arasındaki arayüzey termal direncini ölçebilir. NanoTR ve PicoTR yarı iletken cihazlar için son derece sofistike termal tasarımlar sağlar.
- Yüksek hızlı ölçüm: NanoTR'nin son teknoloji sinyal işleme teknolojisi, yüksek hızlı ölçümlere olanak tanır.
- RF ve FF Konfigürasyonları: NanoTR ve PicoTR hem RF (arkadan ısıtma//önden algılama) hem de FF (önden ısıtma//önden algılama) ölçümleri için yapılandırılabilir ve çok çeşitli numunelerin ölçümüne olanak sağlar.
- Yüksek Hassasiyetli Analiz: Bu cihazlar metalik, oksit, organik ve diğer filmlerin termofiziksel özelliklerinin yüksek hassasiyetli ölçümlerini sağlar. Yüksek doğruluk, NMIJ Sertifikalı Referans Malzemeler (NMIJ CRM'ler) ile teyit edilebilir.
- En geniş kalınlık aralığı: LFA cihazlarımızla birlikte, nanometre aralığındaki ince filmlerden milimetre aralığındaki dökme malzemelere kadar çözümler sunabiliyoruz.
