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TF-LFA Laser Flash para películas delgadas.

Mediciones de conductividad térmica / difusividad para películas delgadas.

Descripción

En punto

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 la técnica más utilizada para medir la temperatura y la conductividad térmica de una amplia variedad de sólidos, polvos y líquidos en las últimas décadas.

En la era de la nanotecnología, cada vez son más las industrias y los usuarios que requieren datos de medición precisos para 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, tiene la mayor demanda. Aquí, a menudo se depositan varias capas de diferentes materiales sobre un sustrato para crear un componente con una función específica.

Dado que las propiedades físicas de las películas delgadas suelen ser diferentes de las de un material sólido, su caracterización es absolutamente necesaria para el diseño y la optimización en el campo de la gestión térmica.

Basado en la probada técnica de Flash Láser, el Laserflash de Linseis para películas finas (TF-LFA) ofrece ahora toda una nueva gama de posibilidades para analizar los datos del material de las películas finas con un espesor de 80 nm a 20 µm.

1. Método laserflash de alta velocidad (calentamiento por la parte trasera, detección por la parte delantera (RF)):

Dado que las propiedades térmicas de las capas finas y las películas difieren considerablemente de las de los materiales sólidos correspondientes, se requiere una técnica que pueda superar las limitaciones del método clásico de LaserFlash: el llamado “Método de Laserflash de alta velocidad”.

La disposición de la medición es la misma que en la técnica estándar de Laserflash: el detector y el láser están en lados opuestos de la muestra. Un detector IR estándar sería demasiado lento para la medición de capas finas, por lo que la detección se consigue mediante el “método de termorreflexión”.

El principio en el que se basa es que la reflexión de una superficie cambia cuando se calienta. El cambio en esta reflectancia de la superficie puede utilizarse para inferir las propiedades térmicas. La reflectividad también se mide en función del tiempo y se introduce en el modelo.

2. Método de termorreflectancia en el dominio del tiempo (calefacción frontal, detección frontal (FF)):

La técnica de termorreflectancia en el dominio del tiempo es un método mediante el cual las propiedades térmicas (conductividad térmica, difusividad térmica) de capas delgadas o películas. La geometría de medición se denomina “detección frontal de calefacción frontal (FF)” porque el detector y el láser están en el mismo lado de la muestra. Este método se puede aplicar a capas delgadas sobre sustratos no transparentes para los cuales la técnica de RF no es adecuada.

 

3. Método combinado de flash de alta velocidad (RF) y termorreflectancia en el dominio del tiempo (FF):

Por supuesto, ambos métodos también pueden implementarse en un solo sistema para combinar las ventajas de ambos.

 

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Presupuesto

En blanco y negro
Modelo TF-LFA
Rango de temperatura: RT
RT hasta 500 ° C
-100 ° C hasta 500 ° C
Bomba-láser: Láser Nd: YAG
Corriente máxima de impulso: 90mJ / Impuls (software controlado)
Ancho de pulso: 8 ns
Sonda-laser: CW DPSS-Laser (473 nm), 2mW
Fotoreceptor Fotodiodo Si-PIN, diámetro activo: 0,8 mm, ancho de banda DC… 400MHz, tiempo de subida: 1ns
Rango de medición: 0,01 mm2/s bis 1000 mm2/s
– (Unsichtbar, siehe EXTRA CLASS NAME unten) – – (Unsichtbar, siehe EXTRA CLASS NAME unten) –
Diámetro de la muestra: Muestras redondas ∅ 10 … 20 mm.
Espesor de la muestra: 80 nm hasta 20 µm
Atmósferas: Inerte, oxidante, reductor.
Vacío: hasta 10E-4mbar
Electrónica: Integrado
Interfaz: USB

Software

Todos los dispositivos termoanalíticos de LINSEIS están controlados por PC, los módulos de software individuales se ejecutan exclusivamente bajo los sistemas operativos Microsoft® Windows®. El software completo consta de 3 módulos: control de temperatura, adquisición de datos y evaluación de datos. El software Linseis de 32 bits encuentra todas las características esenciales para la preparación, ejecución y evaluación de mediciones, al igual que con otros experimentos termoanalíticos.

Características generales

  • Software de 32 bits de MS® Windows ™ totalmente compatible
  • Seguridad de datos en caso de fallo de alimentación.
  • Protección contra rotura de termopar
  • Evaluación de la medida de corriente.
  • Comparación de curvas
  • Almacenamiento y exportación de evaluaciones.
  • Exportación e importación de datos ASCII
  • Exportación de datos a MS Excel

Software de Evaluación

  • Entrada automática o manual de datos de medición relacionados: (densidad), Cp (calor específico)
  • Asistente de modelo para la selección del modelo apropiado
  • Determinación de la resistencia de contacto.

Software de Medición

  • Entrada de datos fácil y fácil de usar para segmentos de temperatura, gases, etc.
  • El software muestra automáticamente las medidas corregidas después del pulso de energía
  • Medición totalmente automatizada

El software ha sido desarrollado en colaboración con el Prof. David G Cahill (Universidad de Illinois Urbana-Champaign, The Grainger College of Engineering – Materials Science & Engineering)

 

 

Aplicaciones

Ejemplo de aplicación: SiO2

Comparación de las curvas medidas y calculadas
(modelo de 2 capas)TF-LFA SiO2 Applikation

Curva temperatura-tiempo de muestras de ZnO de diferentes espesores

Mo Película fina sobre SiO2; curva temperatura-tiempo de muestras con diferentes espesores

Medición de la conductividad térmica y la resistencia a la transferencia térmica de una película fina de ZnO

TF LFA ZnO Dünnfilms

Descargas

Visión general

Linseis Produktbroschüre TF LFA

TF-LFA Producto folleto (PDF)

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Linseis Produktbroschüre Thermal Conductivity

LFA, TF-LFA, TFA, THB
Producto
folleto (PDF)

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Linseis Produktbroschüre Thermal Electrics

LSR, LZT, LFA, TF-LFA, TFA, efecto Hall
Producto folleto (PDF)

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