Descripción
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 esta razón, 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 de capas 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, es la que más demanda tiene.
A menudo se depositan varias capas de distintos materiales sobre un sustrato para crear un componente con una función específica.
Dado que las propiedades físicas de las láminas delgadas suelen diferir de las de un material sólido, su caracterización es esencial 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 delgadas:
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 delgadas 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)
- Colada por goteo, revestimiento centrífugo y presión
- 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
(p. ej. semiconductor, metal, orgánico, óxido)
Sustratos
(por ejemplo, Si, Su3N4, Sílica fundida)
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 que utiliza el efecto de la termorreflexión para crear un termómetro altamente sensible que mide la temperatura de la superficie de la muestra mediante el control de la reflectividad.
Para ello se utiliza un láser de onda continua (láser sonda) con una longitud de onda de 532 nm, mientras que se emplea un láser de bombeo 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 respuesta 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 la reflexión cambia ligeramente cuando cambia la muestra, nuestro sistema FDTR elimina esta necesidad.
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 aumenta la estabilidad de las mediciones.
Características únicas
Caracterización térmica completa:
- 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, las propiedades térmicas de la
muestra se pueden rastrear en un área
específica o puntos 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 interesantes de la
superficie de la muestra
Medición del contacto térmico
resistencias/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 viernes de 8 a 12 h.
¡Estamos a tu disposición!
Especificaciones
Negro sobre blanco
MODEL | TF-LFA |
|---|---|
| Sample dimensions: | Any shape with a side length between 2mm and 25mm |
| Thin-film samples: | 10nm up to 20μm* (depending on the sample)’ |
| Temperature range: | RT, RT up to 200/500°C sample holder for 4‘’ wafer (RT only) |
| Measured properties: | Thermal conductivity Temperature conductivity Thermal surface resistance Volumetric specific heat capacity Thermal capacity |
| Options: | Anisotropy: Measurement of thermal properties across and in-plane Sample imaging: Scanning of multiple sample positions in a point-by-point or group-wise fashion. Mapping area: 10 mm² Step size: 50 µm Camera: Enables the user to view the current sample surface and the position of the laser beams in order to capture the actual measurement position. |
| Atmospheres: | inert, oxidising or reducing vacuum up to 10E-4 |
| Measuring range for diffusivity: | 0.01mm2/s up to 1200mm2/s (depending on the sample) |
| Pump laser: | CW laser (405 nm, 300 mW, modulation frequency up to 200 MHz) |
| Probe laser: | CW laser (532 nm, 25 mW) |
| Photodetector: | Si avalanche photodiode, active diameter: 0.2 mm, bandwidth: DC - 400MHz |
| Power supply: | AC 100V ~ 240V, 50/60 Hz, 1 kVA |
| Software: | Included. Software package for calculating thermophysical properties through multi-layer analysis |
| *Specs depend on configurations | |
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.
Como en otros experimentos termoanalíticos, el software LINSEIS ofrece todas las funciones esenciales para preparar, realizar y evaluar 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 evaluaciones
- 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 delgada de SiO2 504 nm
Nitruro de aluminio AIN 200 nm
Ejemplo de aplicación: Nitruro de aluminio AIN
Nitruro de aluminio AIN 800 nm
Nitruro de aluminio AIN 1600 nm
Bien informado
