Descripción de la
Al grano
Determinar las propiedades termofísicas de los materiales y optimizar los flujos de calor en los productos finales es cada vez más importante para muchas aplicaciones industriales.
Por este motivo, el método flash se ha convertido en las últimas décadas en la técnica más utilizada para medir la temperatura y la conductividad térmica de diversos sólidos, polvos y líquidos.
En la era de la nanotecnología, cada vez más industrias y usuarios necesitan datos de medición precisos para películas muy finas. La industria de los semiconductores, con productos típicos como los diodos emisores de luz (LED), las memorias de cambio de fase o las pantallas planas, tiene la mayor demanda. A menudo se depositan varias capas de distintos materiales sobre un sustrato para crear un componente con una función específica.
Como las propiedades físicas de las láminas delgadas suelen diferir de las de un material sólido, es esencial caracterizarlas para el diseño y la optimización de la gestión térmica.
Basado en la probada tecnología de flash láser, el Linseis Laserflash for Thin Films (TF-LFA) ofrece ahora toda una gama de nuevas posibilidades para analizar los datos materiales de películas finas con un grosor de 10 nm a 20 µm .
Propiedades térmicas:
- Conductividad térmica
- Capacidad calorífica volumétrica
- Difusividad térmica
- Eficiencia térmica
- Conductividad límite térmica
Películas finas:
Las láminas delgadas son materiales con un grosor de nanómetros a micrómetros que se aplican a superficies.
Sus propiedades termofísicas difieren considerablemente de las de los materiales a granel y dependen del grosor y la temperatura.
Las láminas finas se utilizan generalmente en semiconductores, LED, pilas de combustible y medios de almacenamiento óptico.
Diferentes tipos de láminas delgadas
- Capa fina: capa de unos pocos nm a µm
- Las capas se cultivan en un sustrato especial
- Las técnicas de crecimiento típicas son
- PVD (por ejemplo, pulverización catódica, vaporización térmica)
- CVD (PECVD, LPCVD, ALD)
- Moldeo por goteo, revestimiento centrífugo e impresión
- Muchos tipos diferentes de capas, entre ellas
- Capas semiconductoras (por ejemplo, termoeléctricas, sensores, transistores)
- Capas metálicas (utilizadas como contactos)
- Revestimientos de barrera térmica
- Recubrimientos ópticos
Muestra multicapa
Película fina (por ejemplo, semiconductor, metal, orgánico, óxido)
Sustratos (por ejemplo, Si,Si3N4, Silicio fundido)
FDTR Dominio de la frecuencia
El FDTR es un método sin contacto para caracterizar las propiedades térmicas de las películas finas en el rango de frecuencias, en el que se utiliza el efecto de la termorreflexión para crear un termómetro altamente sensible que permite medir la temperatura de la superficie de la muestra mediante el control de la reflectividad.
Para ello se utiliza un láser de onda continua (láser de sonda) con una longitud de onda de 532 nm, mientras que se utiliza un láser de bomba modulado armónicamente con una longitud de onda diferente (405 nm).
El calentamiento local provoca cambios en la reflectividad, y el retardo de fase entre la excitación térmica y la detección se mide con un amplificador lock-in.
La modelización de la reacción en el dominio de la frecuencia con un modelo de transporte de calor difusivo permite determinar la conductividad térmica, la capacidad calorífica volumétrica, la difusividad térmica, la eficiencia térmica y la conductancia de la interfaz térmica.
Se aplica una fina capa metálica transductora (de 60-70 nm de grosor) a la superficie de las muestras para aumentar el coeficiente de reflexión de la temperatura, dR/dT, y al mismo tiempo reducir la profundidad de penetración óptica en el material.
Ventajas:
- Rango de medición más amplio
- Manejo más fácil
- Mayor estabilidad
- Resultados más precisos
- Posibilidad de medir la resistencia térmica de contacto entre dos capas
- Se acabaron las suposiciones sobre la capacidad calorífica y la densidad de las capas finas de la muestra
Comparación de los métodos FDTR y TDTR
Nuestro sistema avanzado de termorreflexión en el dominio de la frecuencia (FDTR) ofrece ventajas significativas sobre el método convencional de termorreflexión en el dominio del tiempo (TDTR), ya que optimiza la configuración y aumenta la estabilidad de la medición.
No es necesario ajustar el láser de la sonda: A diferencia de la disposición TDTR, en la que el láser de la sonda debe ajustarse con respecto a la muestra porque el reflejo cambia ligeramente cuando cambia la muestra, esto no es necesario con nuestro sistema FDTR.
Nuestro sistema dispone de un sistema de enfoque automático que ajusta continuamente el enfoque del láser de la sonda a cualquier cambio en la muestra, garantizando así unas condiciones de medición óptimas sin intervención manual.
Láseres alineados: Gracias a los láseres perfectamente alineados de nuestro sistema FDTR, no es necesario ajustar el haz láser de la sonda, lo que facilita la preparación de la muestra y hace que las mediciones sean más estables.
Características únicas
Caracterización térmica exhaustiva:
- Medición de la conductividad térmica, la capacidad calorífica, la difusividad térmica y la efusividad térmica.
- Determinación del contacto térmico entre dos capas vecinas.
Función de anisotropía:
-
Función opcional para medir la conductividad térmica tanto en la dirección de paso (a través del material) como en el plano (perpendicular a la excitación láser).
Amplia gama de temperaturas:
-
El dispositivo puede medir las propiedades térmicas de películas finas a temperatura ambiente hasta 500°C
Imágenes térmicas:
-
Con la función opcional de mapeo de la muestra, se pueden seguir las propiedades térmicas de la muestra en una zona o puntos concretos de la superficie , ideal para pruebas de homogeneidad.
Optimización automática y opción de cámara:
- Optimización automática del rayo láser para mejorar los resultados de la medición.
-
Opción de cámara adicional que proporciona información visual y facilita la selección de puntos de interés en la superficie de la muestra.
Medición de resistencias térmicas de contacto/valores conductivos:
-
Medición del contacto térmico entre dos capas, por ejemplo, entre la muestra y la superficie o la muestra y la capa transductora.
Línea de atención telefónica
+49 (0) 9287/880 0
Nuestro servicio está disponible de lunes a jueves de 8 a 16 h y los viernes de 8 a 12 h.
¡Estamos a tu disposición!
Especificaciones
Negro sobre blanco
MODELL | TF-LFA |
|---|---|
| Abmessungen der Probe: | Jede Form zwischen 2mm x 2mm und 25mm x 25mm Seitenlänge |
| Dünnschichtproben: | 10nm bis zu 20μm* (abhängig von der Probe) |
| Temperaturbereich: | RT, RT bis zu 200/500°C Probenhalter für 4" Wafer (nur RT) |
| Gemessene Eigenschaften: | Wärmeleitfähigkeit Temperaturleitfähigkeit Thermischer Oberflächenwiderstand Volumetrische spezifische Wärmekapazität Thermische Leistungsfähigkeit |
| Optionen: | Anisotrophie: Messung der thermischen Eigenschaften quer zur Ebene und in der Ebene Probenabbildung: Abtasten mehrerer Positionen der Probe punkt- oder gruppenweise. Mapping-Bereich: 10 mm² Schrittweite: 50 μm Kamera: Ermöglicht es dem Benutzer, die aktuelle Probenoberfläche und die Position der Laserstrahlen zu betrachten, um die tatsächliche Messposition zu erfassen. |
| Atmosphären: | inert, oxidierend oder reduzierend Vakuum bis zu 10E-4mbar |
| Messbereich Diffusität: | 0,01mm2/s bis zu 1200mm2/s (je nach Probe) |
| Pump-Laser: | CW-Laser (405 nm, 300 mW, Modulationsfrequenz bis zu 200 MHz) |
| Sondenlaser: | CW Laser (532 nm, 25 mW) |
| Photodetektor: | Si-Avalanche-Photodetektor, aktiver Durchmesser: 0,2 mm, Bandbreite: DC - 400MHz |
| Stromversorgung: | AC 100V ~ 240V, 50/60 Hz, 1 kVA |
| Software: | Enthalten. Softwarepaket zur Berechnung der thermophysikalischen Eigenschaften durch Mehrschichtanalyse |
| *Der tatsächliche Dickenbereich hängt von der Probe ab | |
Ficha técnica
Software
Hacer visibles y comparables los valores
Todos los dispositivos termoanalíticos LINSEIS están controlados por PC, los módulos de software individuales funcionan exclusivamente con sistemas operativos Microsoft® Windows®.
El software completo consta de 3 módulos: control de temperatura, adquisición de datos y evaluación de datos.
Al igual que en otros experimentos termoanalíticos, el software LINSEIS ofrece todas las funciones esenciales para preparar, realizar y analizar las mediciones.
Gracias a nuestros especialistas y expertos en aplicaciones, LINSEIS ha conseguido desarrollar este software fácil de entender y muy práctico.
Software general
- Totalmente compatible con MS® Windows™
- Seguridad de los datos en caso de apagón
- Evaluación de la medida actual
- Comparación de las curvas
- Almacenamiento y exportación de análisis
- Exportación e importación de datos ASCII
- Exportación de datos a MS Excel
Software de evaluación
- Determinación de la resistencia de contacto
- Modelo de transferencia de calor multicapa para la determinación simultánea de la conductividad térmica, la difusividad térmica, la eficiencia térmica y la capacidad calorífica volumétrica
- Comprobación de la viabilidad de la medición
- Diagrama de sensibilidad
Software de medición
- Introducción de parámetros sencilla y fácil de usar para controlar la temperatura, el gas, etc.
- El software muestra automáticamente una medición corregida según el pulso
- Medición totalmente automática
Aplicaciones
Ejemplo de aplicación: película fina de SiO2 de 504 nm
Las capas finas de vidrio de dióxido de silicio puro (cuarzo) se utilizan a menudo en la industria electrónica y de semiconductores como capa protectora o capa aislante térmica o electrónica. En este ejemplo, se examinó una capa de SiO2 con el dispositivo Linseis TF-LFA para caracterizar completamente sus propiedades térmicas.
Nitruro de aluminio AIN 200nm
Ejemplo de aplicación: nitruro de aluminio AIN
El AlN se utiliza con frecuencia como capa aislante térmica o capa aislante electrónica en sensores o microelectrónica. Sus propiedades térmicas en función del grosor de la capa se investigaron mediante TF-LFA en esta aplicación.
Nitruro de aluminio AIN 800nm
Nitruro de aluminio AIN 1600nm
Bien informado
