Description
En bref
La détermination des propriétés thermo-physiques des matériaux et l’optimisation des flux de chaleur dans les produits finaux deviennent de plus en plus importantes pour de nombreuses applications industrielles .
C’est pourquoi la méthode Flash est devenue, au cours des dernières décennies, la technique la plus utilisée pour mesurer la température et la conductivité thermique d’une grande variété de solides, de poudres et de liquides .
A l’ère des nanotechnologies, de plus en plus d’industries et d’utilisateurs ont besoin de données de mesure précises pour les couches minces très . Le secteur des semi-conducteurs est le plus demandeur, avec des produits typiques tels que les diodes électroluminescentes (LED), les mémoires à changement de phase ou les écrans plats. Dans ce cas, plusieurs couches de matériaux différents sont souvent déposées sur un substrat afin de créer un composant ayant une fonction spécifique.
Comme les propriétés physiques des films minces diffèrent généralement de celles d’un matériau plein , leur caractérisation est absolument nécessaire pour la conception et l’optimisation dans le domaine de la gestion thermique.
Basé sur la technique éprouvée du flash laser, le Linseis Laserflash pour couches minces (TF-LFA) offre désormais toute une série de nouvelles possibilités pour analyser les données de matière des films minces d’une épaisseur de 10 nm à 20 µm .
Propriétés thermiques :
- Conductivité thermique
- Capacité thermique volumétrique
- Diffusivité thermique
- Effusivité thermique
- Conductivité thermique limite
Couches minces :
Les couches minces sont des matériaux dont l’épaisseur varie entre le nanomètre et le micromètre et qui sont appliqués sur des surfaces.
Leurs propriétés thermophysiques sont très différentes de celles des matériaux en vrac et dépendent de l’épaisseur et de la température.
Les couches minces sont généralement utilisées dans les semi-conducteurs, les LED, les piles à combustible et les supports de stockage optiques.
Différents types de couches minces
- Couche mince : couche de quelques nm à µm
- Les couches sont cultivées sur un substrat spécial
- Les techniques de croissance typiques sont
- PVD (par ex. pulvérisation cathodique, évaporation thermique)
- CVD (PECVD, LPCVD, ALD)
- Versement goutte à goutte, revêtement par centrifugation et impression
- De nombreux types de couches différentes, y compris :
- Couches semi-conductrices (par ex. thermoélectriques, capteurs, transistors)
- Couches métalliques (utilisées comme contacts)
- Revêtements de barrière thermique
- Revêtements optiques
Échantillon multicouche
Film mince
(par ex. semi-conducteur, métal, organique, oxyde)
Substrats
(e.g. Si, Si3N4, Fused Silicia)
FDTR
Domaine de fréquence
Le FDTR est une méthode sans contact de caractérisation des propriétés thermiques des couches minces dans le domaine fréquentiel, qui utilise l’effet de la thermoréflexion pour créer un thermomètre très sensible permettant de mesurer la température de surface de l’échantillon en contrôlant sa réflectivité.
Un laser à onde continue (laser à sonde) d’une longueur d’onde de 532 nm est utilisé à cette fin, tandis qu’un laser à pompe à modulation harmonique d’une autre longueur d’onde (405 nm) est utilisé.
L’échauffement local entraîne des modifications de la réflectivité, et le retard de phase entre l’excitation thermique et la détection est mesuré à l’aide d’un amplificateur à verrouillage.
La modélisation de la réaction dans le domaine fréquentiel à l’aide d’un modèle de transport thermique diffusif permet de déterminer la conductivité thermique, la capacité thermique volumétrique, la diffusivité thermique, l’efficacité thermique et la conductance thermique interfaciale.
Une fine couche de transducteur métallique (60-70 nm d’épaisseur) est déposée à la surface des échantillons afin d’augmenter le coefficient de température de réflexion, dR/dT, tout en réduisant la profondeur de pénétration optique dans le matériau.
Avantages :
- Plage de mesure plus large
- Une manipulation plus facile
- Meilleure stabilité
- Des résultats plus précis
- Possibilité de mesurer la résistance thermique de contact entre deux couches
- Plus d’hypothèses sur la capacité thermique et la densité des couches minces d’échantillons
Comparaison des méthodes FDTR et TDTR
Notre système avancé FDTR (Frequency-Domain Thermoreflectance) offre des avantages considérables par rapport à la méthode traditionnelle TDTR (Time-Domain Thermoreflectance) en optimisant la structure et en augmentant la stabilité de mesure.
Le laser de la sonde n’a pas besoin d’être ajusté : Contrairement à la configuration TDTR, dans laquelle le laser de la sonde doit être ajusté par rapport à l’échantillon, car la réflexion varie légèrement en fonction des modifications de l’échantillon, notre système FDTR élimine cette nécessité.
Notre système est doté d’un système de focalisation automatique qui ajuste en permanence le foyer du laser de la sonde à tous les changements de l’échantillon, garantissant ainsi des conditions de mesure optimales sans intervention manuelle.
Lasers alignés : grâce aux lasers parfaitement alignés de notre système FDTR, il n’est pas nécessaire d’ajuster le faisceau laser de la sonde, ce qui facilite la mise en place des échantillons et rend les mesures plus stables.
Caractéristiques uniques
Caractérisation thermique complète:
- Mesure de la conductivité thermique, de la capacité thermique, de la diffusivité thermique et de l'effusivité thermique.
- Détermination du contact thermique entre deux couches adjacentes.
Fonction d'anisotropie:
- Fonction optionnelle
pour mesurer la conductivité thermiqueà la fois dans la direction de passage
(à travers le matériau)
et dans le plan
(perpendiculaire à l'excitation laser
).
Large plage de températures:
- L'appareil peut mesurer les propriétés thermiques
des couches minces
à température ambiante jusqu'à 500°C
Image thermique:
- La fonction optionnelle de cartographie d'échantillon
permet de suivre les propriétés thermiques
de l'échantillon
sur une surface spécifique
ou des points de la surface
, idéal pour
Tests d'homogénéité.
Optimisation automatique et option de caméra:
- Optimisation automatique du faisceau laser
pour améliorer les résultats de mesure. - Option de caméra supplémentaire fournissant des informations visuelles
et facilitant la sélection
des zones d'intérêt sur la surface de l'échantillon
.
Mesure des résistances de contact/valeurs conductrices thermiques
:
- Mesure du contact thermique
entre deux couches, par exemple entre
échantillon et surface ou échantillon et
couche de transduction.
Service d'assistance téléphonique
+49 (0) 9287/880 0
Notre service est disponible du lundi au
jeudi de 8h à 16h
et vendredi de 8h à 12h.
Nous sommes là pour vous !
Spécifications
Noir sur blanc
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 | |
Fiche technique
Logiciel
Rendre les valeurs visibles et comparables
Tous les appareils thermoanalytiques de LINSEIS sont pilotés par PC, les différents modules logiciels fonctionnent exclusivement sous les systèmes d’exploitation Microsoft® Windows®.
Le logiciel complet se compose de 3 modules : contrôle de la température, acquisition des données et analyse des données.
Comme pour les autres expériences thermoanalytiques, le logiciel LINSEIS offre toutes les fonctions essentielles pour la préparation, la réalisation et l’évaluation des mesures.
Grâce à nos spécialistes et à nos experts en applications, LINSEIS a réussi à développer ce logiciel facile à comprendre et extrêmement pratique.
Logiciels généraux
- Entièrement compatible avec MS® Windows™
- Sécurité des données en cas de panne de courant
- Evaluation de la mesure du courant
- Comparaison des courbes
- Stockage et exportation des rapports
- Exportation et importation de données ASCII
- Exportation des données vers MS Excel
Logiciel d’évaluation
- Détermination de la résistance de contact
- Modèle de transport de chaleur multicouche pour déterminer simultanément la conductivité thermique, la conductivité thermique, le rendement thermique et la capacité thermique volumétrique
- Vérification de la faisabilité de la mesure
- Diagramme de sensibilité
Logiciel de mesure
- Saisie simple et conviviale des paramètres pour le contrôle de la température, le contrôle des gaz, etc.
- Le logiciel affiche automatiquement une mesure corrigée en fonction du pouls
- Mesure entièrement automatique
Votre industrie
Exemple d’application : couche mince de SiO2 504 nm
Les couches minces de verre de silice pure (quartz) sont souvent utilisées dans l’industrie des semi-conducteurs et de l’électronique comme couche de protection ou d’isolation thermique ou électronique. Dans cet exemple, une couche de SiO2 a été étudiée avec l’appareil Linseis TF-LFA afin de caractériser complètement ses propriétés thermiques.
Nitrure d’aluminium AIN 200nm
Exemple d’application : nitrure d’aluminium AIN
AlN est souvent utilisé comme couche d’isolation thermique ou électronique dans les capteurs ou la microélectronique. Ses propriétés thermiques en fonction de l’épaisseur de la couche ont été étudiées par TF-LFA dans cette application.
Nitrure d’aluminium AIN 800nm
Nitrure d’aluminium AIN 1600nm
Bien informé
