Müşteri BAŞARI HİKAYESİ
Termal Transistör Araştırmalarında Çığır Açan Gelişmeler
Termal Transistör Araştırmalarında Çığır Açmak: Hokkaido Üniversitesi'nin İnce Film Ölçümünün Sınırlarını Zorlamak için NETZSCH PicoTR adresini nasıl kullandığını öğrenin
Hokkaido Üniversitesi'nde Prof. Hiromichi Ohta ve ekibi, katı hal elektrokimyasal termal transistörler üzerine yapılan araştırmaların ön saflarında yer alıyor. NETZSCH PicoTR analizörünü kullanarak, ultra ince filmlerin termofiziksel özelliklerini hassas bir şekilde ölçebiliyorlar - bu da yeni nesil termal yönetim teknolojilerini gerçekleştirmeye yönelik önemli bir adım.
Bu müşteri başarı öyküsünde, uzun vadeli müşterimiz Prof. Hiromichi Ohtajaponya'daki Hokkaido Üniversitesi Elektronik Bilimi Araştırma Enstitüsü Direktörü. Termal transistörlerde uygulanan ince filmleri ölçmek için NETZSCH PicoTR cihaz ını kullanmaktadır. Hokkaido Üniversitesi'ndeki araştırma laboratuvarı katı hal elektrokimyasal termal transistörleri geliştiren ilk laboratuvar olmuştur.
Röportaj Narumi Fukuda ve Kazuko Ishikawa tarafından gerçekleştirilmiştir (NETZSCH Japonya)
Görüşülen kişi hakkında, Prof. Hiromichi Ohta
Hiromichi Ohta (şekil 1) 1971 yılında doğdu. Mart 1994'te Saitama Üniversitesi Mühendislik Fakültesi'nden mezun oldu. Mart 1996'da Nagoya Üniversitesi Mühendislik Enstitüsü'nde uygulamalı kimya alanında yüksek lisansını tamamladıktan sonra, Sanyo Electric Co., Ltd'nin Yumuşak Enerji Teknolojisi Geliştirme Laboratuvarı'nda araştırmacı olarak ve HOYA Corporation'ın İleri Teknoloji Ar-Ge Merkezi'nde araştırmacı olarak çalıştı. Ayrıca ERATO Hosono Şeffaf ElektroAktif Malzemeler Projesi'nde grup lideri olarak görev yapmıştır.
2003 yılında Nagoya Üniversitesi Mühendislik Enstitüsü'nde doçent oldu. 2012 yılında Hokkaido Üniversitesi Elektronik Bilimi Araştırma Enstitüsü'nde profesör oldu ve halen bu görevi sürdürmektedir. 2025 yılından bu yana Elektronik Bilimi Araştırma Enstitüsü Müdürü olarak görev yapmaktadır. Tokyo Teknoloji Enstitüsü'nden Mühendislik alanında doktora derecesine sahiptir (2001).
Başlıca araştırma alanları arasında termal transistörler (termal anahtarlar), termoelektrik dönüşüm malzemeleri ve oksit ince film transistörler bulunmaktadır. H-indeksi 61 olan ve 24.800'den fazla atıf alan 280'den fazla hakemli dergi makalesi yazmıştır.
Elektronik Bilimler Araştırma Enstitüsü (RIES) Hakkında
Hokkaido Üniversitesi Elektronik Bilimi Araştırma Enstitüsü (RIES) (Şekil 2) ilk olarak 1943 yılında Ultra Kısa Dalga Araştırma Enstitüsü olarak kurulmuştur. Daha sonra Uygulamalı Elektrik Enstitüsü adını almış ve 1993 yılında bugünkü adını almıştır. RIES, son teknoloji araştırma ve eğitim yoluyla elektronik biliminin ilerlemesine katkıda bulunmaya devam etmektedir.
RIES üç ana araştırma bölümünden oluşmaktadır: Fotonik ve Optik Bilimler Bölümü, Malzeme ve Moleküler Bilimler Bölümü ve Yaşam Bilimleri Bölümü. Ayrıca, Yeşil Nanoteknoloji Araştırma Merkezi ve Sosyal Yaratıcılık için Matematik Araştırma Merkezi'ne de ev sahipliği yapmaktadır.
Neden NETZSCH PicoTR ?
NETZSCH: Prof. Ohta, araştırmanız için neden bir NETZSCH aracı seçtiniz? Lütfen bize analiz hedefleriniz ve kararınızı etkileyen temel faktörler hakkında biraz daha bilgi verin.
Prof. Ohta:
"Uzun süredir ince filmler üzerine araştırma yapıyorum. Termoelektrik dönüşüm teknolojisi söz konusu olduğunda, termal iletkenliğin ölçülmesi çok önemlidir. Bu teknolojinin geliştirilmesinden önce PicoTR"İnce filmleri ölçmek zordu", "Sadece uzman kişiler ölçebilirdi" ve "İnce filmleri ölçmek için hiçbir cihaz yoktu" diye düşünüyordum
İnsanlar bana sık sık tavsiyelerde bulunuyordu: "Neden 3-omega yöntemini kullanarak ölçüm yapmıyorsunuz?" Ancak metal ince çizgi desenleme teknolojisi olmadan bunun imkansız olacağına dair güçlü bir algı vardı.
Bununla birlikte, PicoTR piyasaya sürüldüğünde, bunu hemen duydum ve "Bu cihaz ince filmleri ölçebilecek gibi görünüyor" şeklinde söylentiler vardı O sırada, başvurduğum bir araştırma bursunu kazandım ve PicoTR 'u (şekil 3) kullanmaya karar verdim ve enstitümüzde tanıttım. Hem de başarıyla!
Bugün, katı hal elektrokimyasal termal transistörler geliştirmek için ince filmler araştırıyorum. PicoTR 'un bunları ölçmek için mükemmel şekilde uygun olduğuna inanıyorum."
Fark Yaratan Benzersiz Özellikler
NETZSCH: Kullandığınız PicoTR sisteminin sizin özel uygulamanız için özellikle yararlı olan herhangi bir özelliği var mı?
Prof. OHTA:
" PicoTR 'un benzersiz özelliklerinden biri de 50 nanosaniyelik gecikme süresidir. Bu verileri uluslararası bir konferansta sunduğumda bana sık sık 'Bu bir hata değil miydi? 5 nanosaniye olması gerekmez miydi?" Diğer enstitülerdeki araştırmacılar sadece 5 nanosaniye civarında gecikme süresine sahip cihazlara sahip gibi görünüyor.
FF modunda ölçüm yaparken ve gecikme süresini yatay eksene alırken, TermoreflektansTermoreflektans, nanometre aralığında kalınlıklara sahip ince filmlerin termal difüzivitesini ve termal iletkenliğini belirlemek için kullanılan bir yöntemdir.termoreflektans sinyalinin bozulması gözlemlenebilir (Şekil 4). Ancak 50 nanosaniyeye kadar ölçüm yapıldığında ilk defa gözlemlenebilen veriler vardı. Dolayısıyla sadece 5 nanosaniyeye kadar görebilen bir cihazla ölçüm yapmanın biraz sakıncalı olduğunu hissettim."
Aşağıdaki şekilde mavi çizgi PicoTR tarafından ölçülen verileri, kırmızı çizgi ise analiz için uydurulan verileri göstermektedir (şekil 5). Gerçek ölçüm ve uydurma 50 nanosaniyeye kadar eşleşiyorsa, analiz sonucunun değerinin doğru olduğu açıktır. Eğer sadece 5 nanosaniyeye kadar ölçüm yapabilseydi, o zaman sonuçlarda bir miktar belirsizlik olurdu. Bu nedenle, 50 nanosaniyeye kadar ölçüm yapabilmenin PicoTR'un en güçlü yönlerinden biri olduğunu düşünüyorum.
Dr. Ohta:
"Ne zaman yurtdışında konferans versem, dinleyiciler arasında benzer sistemleri kullanan ve Hong Kong, Çin ve Kore de dahil olmak üzere çeşitli yerlerde öğretmen ve profesör olarak aktif olan öğrenciler oluyor. Verilerimi gördüklerinde her zaman şaşırıyorlar ve "50 nanosaniye mi? Fazladan bir sıfır yok mu?" diye soruyorlar. Bence PicoTR 'un TermoreflektansTermoreflektans, nanometre aralığında kalınlıklara sahip ince filmlerin termal difüzivitesini ve termal iletkenliğini belirlemek için kullanılan bir yöntemdir.termoreflektans sinyalini 50 nanosaniyeye kadar gözlemleyebilmesi harika bir şey.
Bir diğer avantajı da NETZSCH sistemini derinlemesine bilgi sahibi olmadan da çalıştırabiliyor olmanız. Termal analiz hakkında çok fazla bilgim yok, bu yüzden biri bana ince filmler için bir termal analiz cihazı yapmamı söylese ve parçaları verse bile bunu asla yapamam. (Gülüyor)
Termal analiz konusunda uzmanlaşmış araştırmacılar ve mühendisler genellikle parçaları toplar, cihazları inşa eder ve ölçümleri kendileri yapar. Bu nedenle, TDTR (Time-Domain Thermoreflectance) cihazları genellikle çok daha hantaldır ve yalnızca 5 nanosaniyeye kadar ölçüm yapar. Oysa PicoTR, kompakt tasarımıyla sadece bir tıklamayla veri elde etmenizi sağlar."
NETZSCH tarafından yapılan yorum: Bahsettiğiniz gibi, TDTR optik gecikme ile çalışanlar genellikle lazer ışınlarını uzayda hizalamakta zorlanırlar, bu da çok zor olabilir. Elektrik gecikmeli PicoTR 'un ticarileştirilebilmesinin nedenlerinden birinin hizalamasının çok daha kolay olması olduğunu düşünüyoruz.
Laboratuvar Verilerinden Gerçek Dünyadaki Etkiye
NETZSCH: Analiz sonuçları araştırmanızı nasıl etkiledi? Yeni içgörüler elde edebildiniz mi ya da tamamen yeni bir gelişme ortaya çıktı mı?
Prof. Ohta:
"Katı hal elektrokimyasal termal transistörleri pazarlayabileceğimizi sanmıyorum PicoTR.
Termal transistör araştırmalarında, termal transistörü tekrar tekrar açıp kapatmak ve termal iletkenliğinin nasıl değiştiğini ölçmek gerekir. Makalemi ilk gönderdiğimde, 10 tekrarlı çalışma gerçekleştirdim ve 10 ölçüm alabildim, bu yüzden makaleyi bu verilerle gönderdim.
Ancak, daha yeni bir makalenin gözden geçirme sürecinde, "Lütfen 10 üzeri 6 (1 milyon) kez ölçüm yapın" denildi Açıkçası, bu mantıksız, bu yüzden 100 kata indirgemek zorunda kaldım. 100 kat bile oldukça zorlayıcıydı. Nihayetinde PicoTR ile her 10 denemede bir ölçüm yapmaya karar verdim. Bu deneyime dayanarak, PicoTR 'un mükemmel performansını korurken termal iletkenlikteki değişiklikleri tahmin edebilmesinin harika olacağını fark ettim."
Gelecek İçin Bir Vizyon: "Termal Ekran"
NETZSCH: Geleceğe bir göz atalım: Ele almak istediğiniz başka zorluklar var mı?
Prof. Ohta:
"Mevcut araştırmalarıma devam etmeyi planlarken, kişisel olarak bir "termal ekran" geliştirmek istiyorum İnsanlarla bu konu hakkında konuştuğumda, genellikle "Tam olarak anlamıyorum" diyorlar Ama bu benim "termal ekran" vizyonum:
Termal geçirgenliği değiştirebilen bir anahtar geliştirmek istiyorum. Metnin her bir pikselini (şekil 7) bir termal anahtar olarak düşünün. Turuncu kısım ısının kolayca geçmesine izin veren bir anahtarı temsil ederken, siyah kısım ısının geçmediği bir alanı temsil ediyor. Bu kabın içinde erimiş sıcak demir bulunmaktadır. Bu erimiş demir ısı kaynağıdır ve ekran kızılötesi bir teknik kullanır.
Bir ekranda görüntülenmek üzere yayılan ısıyı kullanabilecek bir teknoloji geliştirmek istiyorum. Bu (resimde gösterilen) odadaki sıcaklığın 100°C olduğu varsayılıyor. Tipik olarak böyle bir ortama bir TV veya ekran yerleştiremeyeceğinizi düşünüyorum. LCD'ler ve OLED'ler çalışmazdı ve insanların bu ortamda çalışamayacağı bir senaryo hayal ediyorum.
Bu ortamda sadece robotlar çalışabilir. Bu robotlar kızılötesi sinyalleri yakalayacak ve ekranda görüntülenen talimatlara göre hareket edecektir. Bunun gerçekleşip gerçekleşmeyeceğinden emin değilim ama bu tür bir "termal ekran" geliştirmeyi umuyorum Ancak bu konuda uzmanlarla konuştuğumda anlamıyorlar, bu yüzden bir grafik tasarımcıdan bu görüntüyü oluşturmasını istedim. (gülüyor) Bir görüntü oluşturmak için yapay zeka (ChatGPT gibi) kullanmayı da denedim, ancak vizyonuma tam olarak uymadı."
Gelecekteki PicoTR Kullanıcılarına Tavsiyeler
NETZSCH: PicoTR adresini kullanmayı düşünen birine tavsiye veya dikkat edilmesi gereken noktalar verebilseydiniz, bunlar neler olurdu?
Prof. Ohta:
"Örneklerin seçimi ile ilgili olarak PicoTRkullandığımız ince numuneler mükemmel. Ancak, PicoTR adresinin daha kalın numunelerde veya belirgin yüzey pürüzlülüğü olanlarda iyi çalışacağını sanmıyorum. Bazen PicoTR adresini kullanarak numuneleri ölçmek için talepler alıyoruz ve gönderdikleri numunelere baktığımda, genellikle önemli yüzey pürüzlülüğüne sahip olduklarını görüyorum. Bu nedenle, PicoTR adresini kullanmaya karar verirseniz, pürüzsüz yüzeyli ince numuneler kullanmanızı tavsiye ederim."
NETZSCH: Bu ilginç görüşleriniz için çok teşekkür ederiz Prof. Ohta! Araştırmalarınızı PicoTR analizörümüzle desteklemekten gurur duyuyoruz. Ayrıca, daha kalın numunelerin ölçümü için Lazer-Flash Analizörü. 😉
