Description
En bref
Des possibilités passionnantes
Système de mesure révolutionnaire pour déterminer les propriétés physiques des couches minces. Plateforme de mesure hautement intégrée et simple d’utilisation.
Les propriétés physiques des films minces sont différentes de celles des matériaux pleins, car les effets parasites de surface sont beaucoup plus dominants en raison des dimensions réduites et des rapports d’aspect élevés !
- Influence croissante de la diffusion de surface (a)
- Diffusion supplémentaire des joints de grains (b)
- Effets de quantification pour les couches très fines (c)
L’analyseur de couches minces LINSEIS est l’outil parfait pour caractériser une large gamme d’échantillons en couches minces de manière extrêmement pratique et rapide. C’est un système de table facile à utiliser qui fournit des résultats très précis grâce à sa conception de mesure en instance de brevet.
Composants
La plate-forme se compose d’une puce de mesure sur laquelle l’échantillon à analyser est déposé, et d’une chambre de mesure pour fournir les conditions environnementales nécessaires. Selon l’application, la configuration peut être étendue avec un amplificateur de verrouillage et / ou un électroaimant puissant. Les mesures sont typiquement effectuées sous UHV, la température de l’échantillon pouvant être contrôlée entre -160°C et +280°C pendant la mesure au moyen de LN2 et de puissants réchauffeurs.
Puces de mesure pré-structurées
La puce de mesure combine la technique des 3 omégas pour la mesure de la conductivité thermique avec un dispositif de Van der Pauw à 4 points pour la mesure des propriétés de transport électrique. Le coefficient Seebeck peut être déterminé à l’aide de sondes à résistance intégrées supplémentaires, situées à proximité des électrodes de Van der Pauw. Cette configuration permet une caractérisation complète et quasi-simultanée de toutes les propriétés sur un seul échantillon préparé soit par PVD (par ex. évaporation thermique, pulvérisation, MBE), CVD (par ex. ALD), spin coating, drop casting ou ink-jet printing en une seule étape. Pour faciliter la préparation de l’échantillon sur la puce, il est possible d’utiliser soit un masque de film pelable, soit un masque d’ombre métallique.
Un autre avantage important de ce système est la détermination simultanée de toutes les propriétés physiques en un seul cycle de mesure. Toutes les mesures sont effectuées dans la même direction (dans le plan) et sont donc cohérentes et parfaitement comparables pour l’analyse ultérieure (par ex. détermination du coefficient de qualité thermoélectrique ZT ou étude des processus de cicatrisation).
1. mesure de Van der Pauw
Pour déterminer la conductivité électrique (σ) et la constante de Hall (AH) de l’échantillon, on utilise la méthode de Van der Pauw. Après le dépôt de l’échantillon sur la puce, celui-ci est déjà connecté électriquement à quatre électrodes sur son bord. Pour la mesure, un courant est alors appliqué entre deux des contacts et la tension résultante est mesurée entre les deux contacts restants. En inversant cycliquement les contacts dans le sens des aiguilles d’une montre et en répétant la procédure, la résistance de la couche de l’échantillon peut être calculée à l’aide de l’équation de Van der Pauw. En appliquant un champ magnétique perpendiculaire à la surface de l’échantillon et en mesurant la variation de la résistance diagonale de Van der Pauw, il est possible de calculer la constante de Hall de l’échantillon et, à partir de là, la densité de porteurs de charge et la mobilité de Hall.
2. mesure du coefficient Seebeck
Pour déterminer le coefficient Seebeck, un thermomètre supplémentaire ainsi qu’un réchauffeur de ligne sont placés sur la puce, à proximité de l’échantillon. Cette configuration permet de mesurer la tension thermoélectrique à différents gradients de température le long de l’échantillon, qui peuvent être utilisés pour calculer le coefficient Seebeck S = -Vth/∆T.
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3. Méthode de mesure par filament chauffant
Pour déterminer la conductivité thermique dans le plan, on utilise une structure unique de membrane à bande chaude. Dans cette structure, une bande métallique microstructurée est utilisée comme élément chauffant et capteur de température à la fois. L’échantillon est déposé directement sur la membrane en porte-à-faux pour la mesure. Pour la mesure, un courant est appliqué à la bande métallique qui s’échauffe par effet Joule. En raison de l’augmentation de la température, la résistance du fil change et peut donc être utilisée pour mesurer la température. Cette modification de la résistance et la connaissance de la géométrie de la membrane permettent de calculer la conductivité thermique de l’échantillon. Selon l’échantillon, l’émissivité et la chaleur spécifique peuvent également être mesurées. Pour obtenir des résultats de qualité, le produit de l’épaisseur de l’échantillon et de la conductivité thermique de l’échantillon doit être égal ou supérieur à 2×10-7W/K.
Conception modulaire
L’instrument de base (optimisé pour la mesure de la conductivité thermique) peut être mis à niveau en option avec un kit thermoélectrique pour la mesure de la conductivité électrique et du coefficient Seebeck et/ou avec le kit de mise à niveau magnétique pour la mesure de la constante de Hall, de la mobilité et de la concentration des porteurs de charge.
Configurations du système
Système de base / Kit thermoélectrique / Kit magnétique / Option de refroidissement
Les options suivantes sont disponibles pour l’analyseur de film fin LINSEIS (TFA):
Appareil de base
Composé d’une chambre de mesure, d’une pompe turbomoléculaire, d’un porte-échantillon avec chauffage intégré, d’un amplificateur lock-in intégré au système pour la méthode de mesure 3w, d’un PC et du progiciel LINSEIS (y compris le logiciel de mesure et d’évaluation). La conception est optimisée pour la caractérisation des propriétés physiques suivantes :
- λ – conductivité thermique
- cp – capacité thermique
Kit thermoélectrique
Composé d’une électronique de mesure avancée (DC) et d’un logiciel d’évaluation pour les expériences thermoélectriques. La conception est optimisée pour la mesure des paramètres suivants :
- ρ – résistivité / σ – conductivité électrique
- S – Coefficient Seebeck
Kit magnétique
Deux configurations différentes sont disponibles pour ce kit. Soit un électroaimant (EM) avec alimentation électrique, dispositif d’inversion de polarité, circuit de sécurité et refroidissement par eau, soit une configuration mobile avec deux aimants permanents (PM). Avec l’électroaimant, l’utilisateur peut appliquer une intensité de champ variable entre +/-1 tesla perpendiculairement à l’échantillon. La configuration d’aimants permanents peut être utilisée pour appliquer trois points de champ définis (+0,5T, 0T et -0,5T) à l’échantillon. Le kit magnétique est optimisé pour la mesure des paramètres suivants :
- AH – Constante de Hall
- μ – mobilité de Hall (calcul simple selon le modèle à une bande)
- n – densité de porteurs de charge (calcul simple selon le modèle à une bande)
Option basse température pour un refroidissement contrôlé
- LN2 Refroidissement pour les mesures jusqu’à 100 K
- TFA/KREG Refroidissement régulé
- TFA/KRYO Dewar 25l
Caractéristiques uniques
Système de mesure de haute qualité pour
couches minces (gamme de nm à µm
) avec une préparation simple de l'échantillon
et une manipulation
Mesures en fonction de la température
de
-160°C à +280°C
Appareil de mesure à base de puces avec puces pré-structurées entièrement intégrées
comme consommables
Grande flexibilité pour différents matériaux,
épaisseurs, résistances et méthodes de dépôt
Toutes les mesures en un seul cycle de mesure
sur
le même échantillon et
direction pour les semi-conducteurs,
métaux, céramiques et
matières organiques
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
Caractéristiques particulières
- Système de mesure de haute qualité et facile à utiliser pour les couches minces (de l’ordre du nm au µm).
- Permet des mesures en fonction de la température de -160°C à +280°C.
- Préparation et manipulation faciles des échantillons.
- Instrument de mesure basé sur des puces, avec des puces pré-structurées entièrement intégrées comme consommables.
- Conçu pour une flexibilité maximale (matériau, épaisseur, résistance, méthodes de dépôt).
- Toutes les mesures sont effectuées en une seule fois sur le même échantillon et dans la même direction.
- Il permet de mesurer aussi bien des échantillons de semi-conducteurs que des métaux, des céramiques ou des substances organiques.
MODELL | TFA – THIN FILM ANALYZER |
|---|---|
| Temperaturbereich: | RT bis 280°C -160°C bis 280°C |
| Probendicke: | Von 5 nm bis 25 µm (abhängig von Probe) |
| Messprinzip: | Chipbasiert (vorstrukturierte Messchips, 24 Stück pro Box) |
| Abscheidetechniken: | Unter anderem: PVD (sputtern, verdampfen), ALD, Spin coating, Ink-Jet Printing und viele weitere |
| Gemessene Parameter: | Wärmeleitfähigkeit (3 Omega) |
| Wärmekapazität | |
| Optional: | Elektrische Leitfähigkeit / spezifischer Widerstand Hall-Konstante / Beweglichkeit / Ladungsträgerdichte (Elektromagnet bis 1 T oder Permanentmagnet mit 0.5 T) |
| Vakuum: | ~10E-4 mbar |
| Electronik: | Integriert |
| Interface: | USB |
| Messbereich | |
| Wärmeleitfähigkeit: | 0.05 bis 200 W/m∙K 3 Omega-Methode, Hot-Strip-Verfahren (Messung in der Ebene) |
| Elektrische Leitfähigkeit: | 0.05 bis 1 ∙ 106 S/cm Van-der-Pauw Vier-Sonden-Messung |
| Seebeck-Koeffizient: | 5 bis 2500 μV/K |
| Wiederholbarkeit & Genauigkeit | |
| Wärmeleitfähigkeit: | ± 3% (für die meisten Materialien) ± 10% (für die meisten Materialien) |
| Spezifischer Widerstand: | ± 3% (für die meisten Materialien) ± 6% (für die meisten Materialien) |
| Seebeck-Koeffizient: | ± 5% (für die meisten Materialien) ± 7% (für die meisten Materialien) |
Logiciel
Rendre les valeurs visibles et comparables
Outre le matériel utilisé, le puissant logiciel LINSEIS pour Microsoft® Windows® assume la fonction la plus importante pour la préparation, la réalisation et l’évaluation des expériences. Avec ce logiciel, Linseis offre une solution complète pour la programmation de tous les paramètres et fonctions de contrôle spécifiques à l’instrument, ainsi que pour le stockage et l’analyse des données. Ce progiciel a été développé par nos spécialistes en logiciels et nos experts en applications et a été testé et amélioré depuis de nombreuses années.
Le progiciel TFA se compose de 2 modules : le programme de mesure pour l’acquisition des données et un logiciel d’évaluation avec des plugins prédéfinis pour l’analyse des données. Le logiciel de Linseis offre toutes les fonctions essentielles pour la préparation, la réalisation et l’évaluation des mesures.
Fonctions générales
- Logiciel MS® Windows™ entièrement compatible
- Sécurité des données en cas de panne de courant
- Contrôle automatique de la mise en contact des échantillons
- Plug-ins intégrés pour l’analyse directe des données brutes mesurées selon des modèles publiés
- Enregistrer et exporter des rapports
- Exportation et importation de données brutes au format ASCII
- Exportation des données vers MS Excel
- Exportation simple (CTRL C)
- Base de données pour l’archivage de toutes les mesures et évaluations
- Menu d’aide en ligne
- Évaluation statistique des courbes
- Option de zoom pour l’analyse des courbes
- Plugins d’évaluation intégrés
- Vous pouvez charger autant de courbes que vous le souhaitez pour les comparer.
Logiciel de mesure
- Saisie de données simple et conviviale pour les segments de température et les tâches de mesure.
- Sortie automatique des données brutes mesurées.
- Mesures entièrement automatisées.
Logiciel d’évaluation
- Alternative : accès direct aux données brutes mesurées
- Plugins d’évaluation intégrés (selon les modèles publiés)
- Pour calculer
- Conductivité thermique
- Capacité thermique
- Résistance spécifique / conductivité électrique
- Coefficient Seebeck
- Enregistrement et exportation faciles des données
Votre industrie
Exemple d’application : couche mince de bismuth et d’antimoine
Mesures d’un film de bismuth et d’antimoine d’une épaisseur de 142 nm, obtenu par évaporation thermique sous vide, dans la plage de température de -160°C à + 140°C .
Exemple d’application : PEDOT:PSS Couche mince
Mesures d’un film PEDOT : PSS (High Conductive Grade) de 15 µm d’épaisseur, obtenu par dépôt de gouttelettes, dans la plage de température de -150 ° C à + 100°C.
Exemple d’application : nanofilm d’or
Mesures d’un film d’Au de 100 nm d’épaisseur fabriqué par pulvérisation magnétron DC dans des conditions de vide de dans la plage de température de -50°C à +100°C.
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