설명
요점
재료의 열-물리적 특성을 파악하고 최종 제품의 열 흐름을 최적화하는 것은 많은 산업 분야에서 점점 더 중요해지고 있습니다.
이러한 이유로 플래시 방법은 지난 수십 년 동안 다양한 고체, 분말 및 액체의 온도와 열전도도를 측정하는 데 가장 널리 사용되는 기술이 되었습니다.
나노 기술 시대를 맞아 점점 더 많은 산업과 사용자가 매우 얇은 박막에 대한 정밀한 측정 데이터를 필요로 하고 있습니다. 발광 다이오드(LED), 상변화 메모리 또는 평면 스크린과 같은 대표적인 제품을 생산하는 반도체 산업에서 가장 큰 수요가 있습니다. 특정 기능을 가진 부품을 만들기 위해 기판 위에 여러 층의 서로 다른 재료가 증착되는 경우가 많습니다.
박막의 물리적 특성은 일반적으로 고체 물질과 다르기 때문에 열 관리 설계 및 최적화를 위해서는 박막의 특성을 파악하는 것이 필수적입니다.
입증된 레이저 플래시 기술을 기반으로 한 린사이스의 박막용 레이저 플래시(TF-LFA)는 이제 두께 10nm ~ 20µm의 박막의 재료 데이터를 분석할 수 있는 새로운 가능성을 제공합니다.
열 속성:
- 열 전도성
- 체적 열 용량
- 열 확산성
- 열 효율
- 열 제한 전도성
박막:
박막은 표면에 적용되는 나노미터에서 마이크로미터 두께의 재료입니다.
박막의 열물리학적 특성은 벌크 재료의 그것과 상당히 다르며 두께와 온도에 따라 달라집니다.
박막은 일반적으로 반도체, LED, 연료 전지 및 광학 저장 매체에 사용됩니다.
다양한 유형의 박막
- 박막: 수 나노미터에서 µ미터의 층
- 레이어는 특수 기판에서 재배됩니다.
- 일반적인 성장 기법은 다음과 같습니다.
- PVD(예: 스퍼터링, 열 기화)
- CVD(PECVD, LPCVD, ALD)
- 드립 몰딩, 원심 코팅 및 인쇄
- 다음과 같은 다양한 유형의 레이어가 있습니다:
- 반도체 레이어(예: 열전, 센서, 트랜지스터)
- 메탈릭 레이어(접점으로 사용)
- 열 차단 코팅
- 광학 코팅
다층 샘플
박막(예: 반도체, 금속, 유기, 산화물)
기판(예: Si, Si3N4, 용융 실리시아)
FDTR 주파수 도메인
FDTR은 주파수 범위에서 박막의 열 특성을 특성화하는 비접촉 방식으로, 열 반사율을 모니터링하여 시료의 표면 온도를 측정하기 위한 고감도 온도계를 만드는 데 열 반사율의 효과를 사용합니다.
이를 위해 파장이 532nm인 연속파 레이저(프로브 레이저)가 사용되며, 다른 파장(405nm)의 고조파 변조 펌프 레이저가 사용됩니다.
국부적 가열은 반사율의 변화로 이어지고, 열 여기와 감지 사이의 위상 지연은 락인 증폭기로 측정됩니다.
확산 열 수송 모델을 사용하여 주파수 영역에서 반응을 모델링하면 열 전도도, 체적 열 용량, 열 확산도, 열 효율 및 열 인터페이스 전도도를 결정할 수 있습니다.
시료 표면에 얇은 금속 변환기 층(두께 60-70nm)을 적용하여 온도 반사 계수인 dR/dT를 높이고 동시에 재료로의 광학 침투 깊이를 줄입니다.
장점:
- 더 넓은 측정 범위
- 손쉬운 취급
- 안정성 향상
- 더 정확한 결과
- 두 층 사이의 열 접촉 저항을 측정할 수 있습니다.
- 더 이상 얇은 샘플 층의 열용량과 밀도에 대한 가정이 필요 없습니다.
FDTR과 TDTR 방법 비교
키사이트의 고급 FDTR(주파수 영역 열반사율) 시스템은 설정을 최적화하고 측정 안정성을 높여 기존 TDTR(시간 영역 열반사율) 방식에 비해 상당한 이점을 제공합니다.
프로브 레이저는 조정할 필요가 없습니다: 시료가 변하면 반사가 약간 변하기 때문에 프로브 레이저를 시료에 맞춰 조정해야 하는 TDTR 배열과 달리, 당사의 FDTR 시스템에서는 이러한 조정이 필요하지 않습니다.
당사의 시스템에는 시료의 변화에 따라 프로브 레이저의 초점을 지속적으로 조정하는 자동 초점 시스템이 있어 수동 개입 없이도 최적의 측정 조건을 보장합니다.
정렬된 레이저: FDTR 시스템의 완벽하게 정렬된 레이저 덕분에 프로브 레이저 빔을 조정할 필요가 없으므로 시료 설정이 더 쉬워지고 측정이 안정적입니다.
고유 기능
포괄적인 열 특성 분석:
- 열전도율, 열용량, 열확산도, 열효율을 측정합니다.
- 인접한 두 레이어 사이의 열 접촉을 결정합니다.
이방성 기능:
-
관통 방향(재료를 관통)과 평면(레이저 여기와 수직) 모두에서 열전도도를 측정하는 옵션 기능입니다.
넓은 온도 범위:
-
이 장치는 최대 500°C의 실온에서 박막의 열 특성을 측정할 수 있습니다.
열화상:
-
옵션으로 제공되는 샘플 매핑 기능을 사용하면 표면의 특정 영역 또는 지점에서 샘플의 열 특성을 추적할 수 있어 균질성 테스트에 이상적입니다.
자동 최적화 및 카메라 옵션:
- 레이저 빔의 자동 최적화를 통해 측정 결과를 개선합니다.
-
시각적 정보를 제공하고 샘플 표면에서 관심 지점을 쉽게 선택할 수 있는 추가 카메라 옵션입니다.
열 접촉 저항/전도성 값 측정:
-
시료와 표면 또는 시료와 트랜스듀서 층 등 두 층 사이의 열 접촉을 측정합니다.
서비스 핫라인
+49 (0) 9287/880 0
서비스 이용 가능 시간은 월요일부터 목요일 오전 8시부터 오후 4시까지, 금요일 오전 8시부터 오후 12시까지입니다.
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사양
흰색에 검은색
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 | |
데이터 시트
소프트웨어
값을 가시화하고 비교 가능하게 만들기
모든 LINSEIS 열분석 장치는 PC로 제어되며, 개별 소프트웨어 모듈은 Microsoft® Windows® 운영 체제에서만 실행됩니다.
전체 소프트웨어는 온도 제어, 데이터 수집 및 데이터 평가의 세 가지 모듈로 구성됩니다.
다른 열분석 실험과 마찬가지로 LINSEIS 소프트웨어는 측정 준비, 수행 및 분석에 필요한 모든 필수 기능을 제공합니다.
전문가와 애플리케이션 전문가 덕분에 LINSEIS는 이해하기 쉽고 실용성이 뛰어난 이 소프트웨어를 개발하는 데 성공했습니다.
일반 소프트웨어
- MS® Windows™와 완벽하게 호환
- 정전 시 데이터 보안
- 현재 측정값 평가
- 커브 비교
- 분석 저장 및 내보내기
- ASCII 데이터 내보내기 및 가져오기
- MS Excel로 데이터 내보내기
평가 소프트웨어
- 접촉 저항 측정
- 열 전도성, 열 확산성, 열 효율 및 체적 열 용량을 동시에 측정하기 위한 다층 열전달 모델
- 측정의 타당성 확인
- 감도 다이어그램
측정 소프트웨어
- 온도 제어, 가스 제어 등을 위한 간단하고 사용자 친화적인 매개변수 입력.
- 소프트웨어가 펄스에 따라 자동으로 보정된 측정값을 표시합니다.
- 완전 자동 측정
애플리케이션 (Application)
적용 예: SiO2 박막 504nm
순수한 이산화규소(석영)로 이루어진 얇은 유리 층은 반도체 및 전자 산업에서 보호 층 또는 열 또는 전자 절연 층으로 자주 사용됩니다. 이 예에서는 열 특성을 완전히 파악하기 위해 Linseis TF-LFA 장치로 SiO2 층을 검사했습니다.
질화알루미늄 AIN 200nm
적용 사례: 질화알루미늄 AIN
AlN은 센서나 마이크로 일렉트로닉스의 단열층 또는 전자 절연층으로 자주 사용됩니다. 이 연구에서는 층 두께에 따른 열적 특성을 TF-LFA를 통해 조사했습니다.
질화알루미늄 AIN 800nm
질화알루미늄 AIN 1600nm
충분한 정보 제공
