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Análisis de película delgada

Las propiedades físicas de las películas delgadas son cada vez más importantes en industrias y aplicaciones tales como materiales de cambio de fase, medios de disco óptico, materiales termoeléctricos, diodos emisores de luz (LED), celdas de combustible, memorias de cambio de fase, pantallas planas y el Industria de semiconductores en general.

Todas estas industrias utilizan configuraciones de una o varias capas para dar a un dispositivo una función particular. Dado que las propiedades físicas de las películas delgadas difieren significativamente del material a granel, es necesario obtener sus propiedades dependientes del espesor y la temperatura con los dispositivos de caracterización correspondientes. Debido a las altas relaciones de aspecto y técnicas de deposición, se produce un límite adicional y dispersión de la superficie, lo que resulta en propiedades de transporte reducidas.

Como los requisitos para la medición pueden diferir del material a granel, es necesario utilizar metrología diferente.

La conductividad térmica y la conductividad eléctrica de los materiales de película delgada generalmente es más pequeña que la de sus contrapartes a granel, a veces dramáticamente. Por ejemplo, a temperatura ambiente, lambda de una película de 20 nm de Si o nanocables puede ser un factor de cinco [1] más pequeño que su homólogo cristalino único a granel. Para 100 nm de Au se pudo demostrar que las propiedades de transporte se reducen casi a la mitad [2]. En general, se puede decir que las propiedades de transporte no solo son la temperatura, sino también una fuerte dependencia del espesor [3].

Tales reducciones de conductividad térmica generalmente ocurren por dos razones básicas. Primero, en comparación con los cristales simples a granel, muchas tecnologías de síntesis de película delgada producen más impurezas, desorden y límites de grano, todos los cuales tienden a reducir la conductividad térmica. Segundo, se espera que incluso una película delgada atómicamente perfecta tenga una conductividad térmica reducida debido a la dispersión de los límites, la fuga de fonones y las interacciones relacionadas. Ambos mecanismos básicos generalmente afectan de manera diferente el transporte en el plano y en el plano cruzado, de modo que la conductividad térmica de las películas delgadas suele ser anisotrópica, incluso para materiales cuyas formas a granel tienen una lambda isotrópica.

[1] Li, Deyu, et al. “Thermal conductivity of individual silicon nanowires.” Applied Physics Letters 83.14 (2003): 2934-2936.

[2] Linseis, V., Völklein, F., Reith, H., Nielsch, K., and Woias, P. 2018. Thermoelectric properties of Au and Ti nanofilms, characterized with a novel measurement platform. Materials Today: Proceedings, ECT2017 Conference Proceedings.

[3]  Linseis, V., Völklein, F., Reith, H., Hühne, R., Schnatmann, L., Nielsch, K., and Woias, P. 2018. Thickness and temperature dependent thermoelectric properties of Bi87Sb13 nanofilms measured with a novel measurement platform. Semiconductor Science and Technology.

Aplicaciones de película delgada

Productos Linseis para la caracterización de películas delgadas.

TFA

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Dispositivo único para una caracterización completa de película delgada desde la escala nm a la escala de µm

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TF-LFA

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Láser de película delgada – Time Domain ThermoReflectance (TDTR) – Difusividad térmica de películas delgadas de nm a µm de espesor

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L79 HCS

Hall L79 HCS

Configuraciones variables para mediciones de coeficiente de sala y resistividad de películas delgadas y láminas

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LSR-3

Linseis LSR-3

La caracterización más avanzada del Coeficiente de Seebeck y la Resistividad Eléctrica (LSR) del material a granel y las películas delgadas

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LZT-Metro

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Combinado LFA (Conductividad / Difusividad Térmica) + LSR (Efecto Seebeck y Resistividad Eléctrica) para una completaZT-Caracterización de películas delgadas a granel y µm de espesor.

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LFA 1000

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LFA 1000 – True LaserFlash Analyzer – El dispositivo premium. Mediciones de difusividad térmica de películas delgadas gruesas de µm en el rango de temperatura desde -125 ° C hasta + 2800 ° C.

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