TF-LFA LaserFlash Apparecchio per film sottili (conducibilità termica / Diffusivity)

LaserFlash per misure a film sottile (da 80 nm fino a 20 micron)

Thin film Laserflash Apperatus

Essere informati sulle proprietà termo-fisiche dei materiali e l'ottimizzazione del trasferimento termico dei prodotti finali sta diventando sempre più vitale per le applicazioni industriali. 

Per tutte le passate decadi, il metodo flash è stato sviluppato nella tecnica più comunemente utilizzata per misurare la diffusività termica e la conduttività termica dei vari tipi di solidi, polveri e liquidi. 

Le proprietà termo-fisiche delle pellicole sottili stanno diventando sempre più importanti nelle industrie per prodotti come prodotti per dischi ottici di cambiamento di fase, materiali termo-elettrici, diodi fotoemettitori (LED), memorie di cambiamento di fase, monitor a schermo piatto e naturalmente tutti i tipi di semiconduttori.  In tutti questi casi, una pellicola sottile si deposita in un sostrato per dare al dispositivo una particolare funzione. Dal momento che le proprietà fisiche di queste pellicole differiscono per il materiale sfuso, si richiedono questi dati per accurate previsioni sulla gestione termica.  

Basata sulla consolidata Laser Flash, il Laserflash per pellicole sottili della Linseis (TF-LFA) oggi offre un'intera gamma di nuove opportunità per utilizzare le proprietà termo-fisiche delle pellicole sottili con spessore da 80nm fino a 20 μm .

 

1. Metodo Laserflash ad alta velocità (Rilevamento frontale del riscaldamento posteriore (RF)):

Dal momento che le proprietà termiche degli strati sottili e delle pellicole differiscono in modo considerevole dalle proprietà dei corrispondenti materiali sfusi, viene richiesta una tecnica per superare le limitazioni del metodo classico Laserflash : il "metodo Laserfash ad alta velocità". 

La geometria di misurazione è la stessa della tecnica standard Laserflash: il rilevatore ed il laser sono ai lati opposti dei campioni. Siccome i rilevatori IR sono troppo lenti per misurare gli strati sottili, la rilevazione viene eseguita con il cosiddetto metodo della termoreflettenza. Al di là di questa tecnica, l'idea è che una volta riscladato il materiale, si possa utilizzare il cambio di reflettenza per rilevare le proprietà termiche. La riflessione viene misurata in base al tempo e i dati che ne risultano possono essere abbinati ad un modello che contiene coefficienti corrispondenti alle proprietà termiche. 

2. Metodo della termoreflettenza a dominio temporale (Rilevamento frontale del riscaldamento anteriore (FF)): 

La tecnica della termoreflettenza a dominio temporale è un metodo di cui le proprietà termiche (conduttività termica, diffusività termica) gli strati sottili o pellicole. La geometria di misurazione viene chiamata "rilevamento frontale del riscaldamento anteriore (FF)" perchè il rilevatore ed il laser sono dallo stesso lato del campione. Questo metodo può essere applicato agli strati sottili sui sostrati non-trasparenti per i quali la tecnica RF non è adatta. 

 

3. Laserflash combinato ad lata velocità (RF) ed il metodo della termoreflettenza a dominio temporale (FF):

Naturalmente entrambi i metodi possono essere implementati in un singolo sistema per abbinare i vantaggi di entrambi.

Temperature*: RT 
  RT fino a 500°C
  -100°C fino a 500°C 
Pompa laser:  Nd:YAG Laser
Corrente massima d'impulso: 90mJ/Impulsi (software controllato)
Ampiezza dell'impulso : 8 ns
Onda Laser:HeNe-Laser (632nm), 2mW
Termoreflessione fronte:  Si-PIN-fotodiodo, diametro attivo: 0.8 mm, 
Ampiezza banda DC … 400MHz, tempo di crescita: 1ns
Termoreflessione retro: diodo quadrante, diametro attivo: 1.1 mm
ampiezza banda DC … 100MHz, tempo di crescita: 3.5ns
Arco di misurazione: 0,01 mm2/s fino a 1000 mm2/s
Diametro campione: Campion tondi ∅ 10...20 mm 
Spessore campione:80 nm fino a 20 µm
Atmosfera: inerte, in ossidazione, in riduzione
Sottovuoto: fino a 10E-4mbar
Elettronica: Integrata
Interfaccia: USB

 *tutte le fornaci sono intercambiabili 

Tutti i dispositivi termo-analitici della LINSEIS sono controllati tramite pc, i moduli individuali del software lavorano esclusivamente con i sistemi operativi della Microsoft® Windows®. Il software completo consiste di 3 moduli: controllo della temperatura, acquisizione dati e valutazione dei dati. Il software a 32 bit della Linseis incorpora tutte le caratteristiche essenziali per la preparazione alla misurazione, l'esecuzione e la valutazione, proprio come avviene per gli altri test termo-analitici. 

Caratteristiche generali

  • Software a 32 bit completamente compatibile con MS® Windows™
  • Sicurezza dati in caso d'interruzione di corrente 
  • Protezione contro la rottura della termocoppia 
  • Valutazione della misurazione corrente 
  • Confronto di curva
  • Archiviazione ed esportazione delle valutazioni 
  • Esportazione ed importazione dei dati ASCII
  • Esportazione dei dati a MS Excel

Il software di valutazione

  • Inserimento automatico o manuale dei relativi dati di misurazione (densità), Cp (calore specifico=
  • Modello di procedura guidata per la selezione di un modello appropriato
  • Determinazione della resistenza di contatto 

Il software di misurazione

  • Inserimento dati facile da utilizzare per i segmenti della temperatura, gas, ecc.
  • Il software visualizza automaticamente le misure corrette dopo l'impulso di energia 
  • Misurazione completamente automatizzata

Materiali

Semiconduttori, ceramica/vetro, metallo/ferroleghe, prodotti inorganici 

Industria

Ceramica, materiali da costruzione ed industria del vetro, automobilistica / aviazione / aerospaziale, produttrice di energia / energia, ricerca, sviluppo ed accademie, metalli / industria delle ferroleghe, industria elettronica 

Esempio di applicazione: SiO2

Confronto delle curve misurate e calcolate (modello a 2 strati)

Mo strato sottile sul SiO2; Curva temperatura-tempo dei campioni di diversi spessori

Curva temperatura-tempo dei campioni ZnO nei campioni di diveri spessori

Conduttività termica misurata e resistenza termica di contatto delle pellicole sottili ZnO