TF-LFA L54: Termorreflectância no domínio da frequência para a análise térmica de películas finas
O LINSEIS TF-LFA L54 é um sistema avançado de medição baseado em laser que mede a Termorreflectância no Domínio da Frequência (FDTR)para a caraterização térmica sem contacto de películas finas películas finas finas e estruturas multicamadas.
Permite a determinação exacta da condutividade térmica, difusividade térmicaefusividade, capacidade térmica volumétrica e condutividade térmica limite – mesmo em camadas ultra-finas de apenas alguns nanómetros.
Concebido para investigação e aplicações industriais de topo de gama, o TF-LFA L54 combina uma sensibilidade excecional, uma vasta gama de temperaturas (desde a temperatura ambiente até 500 °C) e opções modulares para anisotropia, mapeamento de amostras e visualização ótica.
Este sistema inovador oferece uma precisão, estabilidade e flexibilidade excepcionais e é, por isso, ideal para a caraterização de semicondutoresrevestimentos, materiais termoeléctricos, LEDs e outras tecnologias avançadas de película fina.
Caraterísticas únicas
Atualização da tecnologia ótica
O TF-LFA L54 utiliza o método de Termorreflectância no Domínio da Frequência (FDTR) para análise térmica sem contacto de películas finas.
As vantagens mais importantes da tecnologia FDTR incluem
- Medição sem contacto – elimina a interferência mecânica e assegura a máxima precisão com amostras sensíveis ou microscópicas.
- Precisão de alta frequência – permite a determinação das propriedades térmicas numa vasta gama de modulação para uma variedade de materiais de película fina.
- Estabilidade melhorada – o alinhamento ótico optimizado e a focagem automática garantem resultados reprodutíveis sem ajuste manual.
- Ampla gama de medição – permite a análise de camadas com uma espessura de alguns nanómetros a vários micrómetros a temperaturas até 500 °C.
Novas funções de hardware
Design ótico avançado
O TF-LFA L54 possui uma configuração de laser duplo de última geração com um laser de bomba modulado (405 nm) e um laser de sonda contínuo (532 nm) para excitação e deteção precisas. Esta configuração optimizada garante a máxima estabilidade do sinal e sensibilidade de medição, mesmo com revestimentos ultra-finos.
Ajuste automático da focagem
Um sistema de focagem automática integrado optimiza continuamente a posição do laser durante a medição, eliminando a necessidade de ajustes manuais e garantindo resultados reprodutíveis para cada amostra.
Função de mapeamento térmico
Um modo opcional de mapeamento de amostras permite aos utilizadores analisar as propriedades térmicas em vários pontos ou áreas da superfície da amostra – ideal para examinar camadas não homogéneas ou verificar a uniformidade dos revestimentos.
Sistema de câmara integrado
O módulo de câmara opcional permite uma visualização em direto da área de medição, possibilitando assim o posicionamento exato do ponto laser e a inspeção visual da superfície da amostra.
Ligação do Laboratório Linseis
Com o Linseis Lab Link, oferecemos uma solução integrada para eliminar incertezas nos resultados de medição. Com acesso direto aos nossos especialistas em aplicações através do software, recebe conselhos sobre o procedimento de medição correto e como analisar os resultados. Esta comunicação direta garante resultados óptimos e maximiza a eficiência das suas medições para uma análise e investigação precisas e um fluxo de processo suave.
Configuração de laser duplo
O TF-LFA L54 tem uma configuração de laser duplo de alta precisão que consiste num laser de bomba modulado (405 nm) e num laser de sonda contínuo (532 nm).
Esta configuração permite uma deteção estável e de alta resolução do sinal de reflexão térmica e garante medições térmicas precisas mesmo com camadas ultra-finas na gama dos nanómetros.
Alinhamento ótico automático
Um sistema integrado de focagem automática e de alinhamento ajusta continuamente a focagem do laser durante o funcionamento.
Isto elimina a necessidade de calibração manual, resultando em condições de medição consistentes, melhor reprodutibilidade e menor influência do operador.
Hihglights
Caracterização térmica exaustiva:
- Mede a condutividade térmica, a capacidade térmica, a difusividade térmica e a efusividade térmica.
- Determinação do contacto térmico entre duas camadas vizinhas.
Função de anisotropia:
- Função opcional
para medir a condutividade térmicatanto na direção
de passagem
(através do material)
como no plano
(perpendicular à excitação do laser
).
Ampla gama de temperaturas:
- O dispositivo pode medir as propriedades térmicas
de películas finas
à temperatura ambiente até 500°C
Imagem térmica:
- Com a função opcional de mapeamento de amostras
, as propriedades térmicas
da amostra
podem ser monitorizadas numa área específica
ou em pontos da superfície
, ideal para testes de homogeneidade
.
Otimização automática e opção de câmara:
- Otimização automática do feixe de laser
para melhorar os resultados da medição. - Opção de câmara adicional que fornece informação visual
e facilita a seleção
de pontos de interesse na superfície da amostra
.
Medição térmica
resistências de contacto/valores condutores:
- Medição do contacto térmico
entre duas camadas, por exemplo, entre
a amostra e a superfície ou a amostra e
a camada do transdutor.
Caraterísticas principais
Medição ótica sem contacto
Utilizando a termorreflectância no domínio da frequência (FDTR), o TF-LFA L54 efectua análises térmicas sem contacto com precisão baseada em laser – ideal para películas finas e microestruturas sensíveis.
Caracterização térmica abrangente
O sistema determina simultaneamente a condutividade térmica, a difusividade, a efusividade, a capacidade de calor volumétrica e a condutividade térmica limite – sem quaisquer pressupostos sobre a densidade ou a capacidade de calor.
Focagem e alinhamento automáticos
Um sistema de focagem automática integrado ajusta continuamente a posição do laser durante o funcionamento, assegurando a máxima estabilidade, repetibilidade e precisão de medição para cada amostra.
Plataforma integrada LINSEIS
O software LINSEIS integrado oferece uma solução abrangente que combina hardware e software para a máxima fiabilidade e precisão do processo. A plataforma normalizada permite a integração perfeita de componentes e dispositivos de parceiros externos – para um sistema global particularmente robusto e fiável.
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Especificações
Capacidade para camadas ultra-finas: Analisa camadas de 10 nm a 20 µm
Funcionamento a alta temperatura: medições até 500 °C em atmosferas controladas
Ampla gama de medição: condutividade térmica de 0,01 a 2000 W/m-K
Descobre o nosso poderoso TF-LFA – desenvolvido para a análise de películas finas de última geração:
- Método de medição: Termorreflectância no domínio da frequência (FDTR) para análise térmica sem contacto, baseada em laser
- Parâmetros analisados: Condutividade térmica, difusividade, efusividade, capacidade térmica volumétrica e condutividade interfacial
- Alinhamento ótico: configuração de laser duplo com focagem automática para máxima estabilidade e precisão
- Opção de anisotropia: Mede a condutividade térmica no plano e entre planos de materiais multicamadas e 2D
- Mapeamento térmico: Modo de mapeamento da superfície para avaliar a homogeneidade da película e a qualidade do revestimento
Medição da anisotropia – condutividade térmica em todas as direcções
O TF-LFA L54 permite a determinação precisa da anisotropia da condutividade térmica – mede tanto o transporte de calor no plano como no plano transversal em camadas finas e estruturas multicamadas.
Esta capacidade é essencial para materiais avançados, tais como semicondutorestermoeléctricos, cristais 2D e componentes de baterias componentes de baterias onde a direção do fluxo de calor tem um impacto crítico no desempenho e na fiabilidade.
Com a ajuda da termoreflectância no domínio da frequência (FDTR) o sistema fornece dados sem contacto, específicos da direção, com uma precisão excecional, permitindo aos investigadores compreender e otimizar totalmente o comportamento térmico de materiais complexos e anisotrópicos.
Anisotropia da condutividade térmica
No desenvolvimento de baterias e componentes electrónicos modernos, a direção do fluxo de calor é um fator decisivo para o desempenho e a segurança.
Uma vez que a condutividade térmica de um material pode variar dependendo da direção – um fenómeno conhecido como anisotropia – é importante distinguir entre o transporte de calor no plano (paralelo à superfície) e no plano transversal (perpendicular à superfície).
A condutividade no plano é crítica para uma distribuição eficiente do calor através das camadas de baterias ou semicondutores, enquanto a baixa condutividade no plano transversal é desejável em revestimentos de barreira térmica, como películas finas de SiO₂ que protegem componentes sensíveis.
Materiais bidimensionais como o PdSe₂ exibem uma forte anisotropia e oferecem oportunidades promissoras para a conversão de energia e gestão térmica avançada.
A fim de utilizar plenamente estes materiais, são essenciais ensaios térmicos dependentes da direção.
Figura 2: Condutividade térmica fora do plano e no plano de um PdSe2 com 297 nm de espessura.
O TF-LFA oferece a possibilidade de medir a condutividade térmica de um tal material 2D não só em ambas as direcções, mas também em ambas as direcções.
direcções principais, dentro e fora do plano (ver Fig. 2 b & 2 c), mas mesmo ao longo do eixo de rotação da superfície em duas
diferentes níveis cristalográficos.
*As medições foram efectuadas pelo Dr. Juan Sebastian Reparaz.
Método
Termorreflectância no domínio da frequência (FDTR)
A Termorreflectância no Domínio da Frequência (FDTR)é um método ótico, sem contacto, para determinar as propriedades termofísicas de películas finas. camadas finas e estruturas multicamadas.
Mede a resposta térmica da superfície de um material a uma excitação laser harmonicamente modulada, permitindo uma análise precisa sem contacto mecânico ou preparação destrutiva.
Neste método, um laser de bomba aquece periodicamente a superfície da amostra, enquanto um laser de sonda detecta pequenas alterações na refletividade devido a flutuações de temperatura.
A mudança de fase entre o aquecimento e a reação fornece informações detalhadas sobre condutividade térmica, difusividade térmicaefusividade, capacidade térmica volumétrica e condutividade térmica limite.
Ao analisar o sinal no domínio da frequência, o TF-LFA L54 elimina os erros experimentais relacionados com a duração do impulso ou com o alinhamento ótico, assegurando uma elevada estabilidade e precisão de medição .
Isto torna o FDTR ideal para camadas finas e revestimentos , semicondutoresmateriais termoeléctricos e estruturas 2D onde as técnicas convencionais baseadas no contacto atingem os seus limites.
Princípio de funcionamento do TF-LFA L54
O TF-LFA L54 determina as propriedades termofísicas de películas finas e estruturas multicamadas utilizando o método de Termorreflectância no Domínio da Frequência (FDTR)– uma técnica completamente ótica, sem contacto, baseada na modulação laser e na medição da reflectância.
Durante a medição, um laser de bomba modulado aquece periodicamente a superfície da amostra, enquanto um laser de sonda monitoriza as pequenas alterações de reflexão causadas pelas flutuações de temperatura resultantes.
A mudança de fase entre a excitação térmica e o sinal refletido é registada com elevada precisão e analisada utilizando um modelo de transporte de calor dependente da frequência.
O TF-LFA L54 utiliza estes dados para calcular parâmetros importantes como a condutividade térmica, a difusividade, a efusividade, a capacidade térmica volumétrica e a condutividade térmica limite.
Esta abordagem permite uma caraterização precisa, reprodutível e não destrutiva de películas finas, revestimentos e materiais de revestimento – mesmo nos casos em que os métodos de contacto convencionais não são adequados.
Variáveis medidas com a Termorreflectância no Domínio da Frequência (FDTR)
Possibilidades de análise de películas finas com o TF-LFA L54:
- Condutividade térmica (λ) – quantifica a capacidade da película fina ou multicamada para conduzir calor.
- Coeficiente de difusividade térmica (α) – descreve a rapidez com que o calor se propaga através do material.
- Capacidade calorífica volúmica (ρ-cp) – indica a quantidade de calor armazenada por unidade de volume e por variação de temperatura.
- Eficácia térmica (e) – indica a eficiência com que a película troca calor com o meio envolvente.
- Condutividade da fronteira térmica (TBC) – mede a eficiência da transferência de calor entre camadas ou interfaces.
- Condutividade anisotrópica – distingue entre a transferência de calor no plano e no plano transversal em materiais anisotrópicos.
- Comportamento dependente da temperatura – análise das alterações de propriedades até 500 °C em atmosferas controladas.
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TF-LFA L54 explicado - função, utilização e capacidades
O que são películas finas e onde são utilizadas?
Películas finas:
As películas finas são materiais com uma espessura de nanómetros a micrómetros que são aplicados em superfícies.
Dependendo da sua espessura e temperatura, as suas propriedades termofísicas diferem consideravelmente das dos materiais a granel. As películas finas são normalmente utilizadas em semicondutores, LEDs, células de combustível e meios de armazenamento ótico.
Diferentes tipos de películas finas
- Película fina: camada de alguns nm a µm
- As películas são cultivadas num substrato específico
- As técnicas de depilação típicas são
- PVD (por exemplo, pulverização catódica, vaporização térmica)
- CVD (PECVD, LPCVD, ALD)
- Fundição por gota, revestimento por rotação e impressão
- Vários tipos de filmes, incluindo
- Películas semicondutoras (por exemplo, películas termoeléctricas, sensores, transístores)
- Películas metálicas (utilizadas como contactos)
- Camadas de isolamento térmico
- Revestimentos ópticos
Em que é que o FDTR difere do TDTR?
O nosso sistema avançado FDTR (Termorreflectância no Domínio da Frequência) oferece vantagens significativas em relação ao método convencional TDTR (Termorreflectância no Domínio do Tempo), optimizando a configuração e melhorando a estabilidade da medição.
Não é necessário ajustar o laser da sonda: Ao contrário da disposição TDTR, em que o laser da sonda tem de ser ajustado devido a ligeiras alterações na reflexão à medida que a amostra muda relativamente à amostra, o nosso sistema FDTR elimina este requisito. O nosso sistema tem uma funcionalidade de focagem automática que ajusta continuamente a focagem do laser da sonda para ter em conta quaisquer alterações na amostra, assegurando condições de medição óptimas sem intervenção manual.
Lasers alinhados: Graças aos lasers perfeitamente alinhados no nosso sistema FDTR, não há necessidade de ajustar o feixe de laser da sonda, resultando numa colocação mais fácil da amostra e em medições mais estáveis.
Maior gama de medição: Com a sua maior gama de medição, o nosso FDTR supera mesmo as configurações TDTR nano-pulsadas. Podem ser medidas camadas de amostra mais finas e camadas finas com maior condutividade térmica.
Não são necessários pressupostos: O nosso algoritmo de avaliação abrangente permite-te medir camadas finas sem quaisquer pressupostos. Tudo o que precisas de saber é a espessura da amostra.
Vantagens:
- Maior gama de medição
- Manuseamento mais fácil
- Maior estabilidade
- Resultados mais precisos
- Possibilidade de medir a resistência térmica de contacto entre dois
- Camadas
- Não há suposições sobre o
- Capacidade térmica e densidade do material mais fino
- Películas de amostra
O que é uma amostra multicamada na análise de película fina?
Amostra multicamada
Película fina (por exemplo, semicondutor, metal, orgânico, óxido)
Substratos (por exemplo, Si, Si3N4, vidro de quartzo)
Qual é a diferença entre o método 3-omega e o método da termorreflexão (método da bomba-sonda)?
O método 3-omega é um processo eletrotérmico em que uma tira metálica serve simultaneamente como elemento de aquecimento e sensor de temperatura. Uma corrente com a frequência ω induz um aquecimento periódico; a componente de tensão resultante a 3ω é utilizada para avaliar a condutividade térmica, a difusividade e o calor específico de camadas finas ou de materiais a granel num substrato.
Em contraste, os métodos de termorreflectância/bomba-sonda (por exemplo, termorreflectância no domínio do tempo (TDTR) ou termorreflectância no domínio da frequência (FDTR)) são ópticos e sem contacto: um laser de bomba modulado ou pulsado aquece a amostra e um laser de sonda monitoriza as alterações na refletividade (termorreflectância) para seguir a dinâmica da temperatura e extrair as propriedades de transporte térmico.
Diferenças práticas importantes:
- A qualidade da superfície e os revestimentos são importantes: as técnicas de sonda por bomba requerem a aplicação de uma camada transdutora metálica (para termoreflectância) e beneficiam de superfícies opticamente limpas. A 3-Omega utiliza elementos de aquecimento metálicos estruturados sobre a amostra.
- Interação substrato/revestimento: a 3-Omega utiliza frequentemente um aquecedor no substrato/filme para medições no plano ou entre planos; a termoreflectância é muito sensível a interfaces e filmes finos e funciona com filmes muito finos.
- Manuseamento: Os métodos ópticos permitem medições sem contacto e são adequados para camadas pequenas/finas; a 3-omega requer estruturação e ligação eléctrica. Por conseguinte, escolhe de acordo com a espessura da película, o design do substrato/revestimento e a preparação da superfície.
Que tipos de amostras podem ser medidos com que técnica? (método de produção, gama de temperaturas, manuseamento, substrato, etc.)
Diferentes princípios de medição são adequados para diferentes tipos de amostras:
- Método 3-omega: Adequado para películas finas em substratos (espessura da película de nanómetros a micrómetros) ou substratos de volume com elementos de aquecimento estruturados. Funciona para processos de deposição múltiplos (PVD, CVD, spin coating) se for possível fixar um elemento aquecedor/sensor. Pode exigir uma preparação especial da amostra e a geometria do substrato.
- Termorreflectância (sonda de bomba / FDTR / TDTR): Ideal para camadas ultra-finas (10 nm a vários µm) e pilhas de várias camadas que são aplicadas a substratos utilizando técnicas como PVD, CVD, ALD, spin coating ou drop casting. O TF-LFA L54, por exemplo, suporta camadas de 10 nm a ~20 µm. Gama de temperaturas: Para métodos ópticos, a temperatura de medição pode variar entre a temperatura ambiente e ~500 °C (dependendo do dispositivo) em atmosferas inertes, oxidantes ou redutoras. Manuseamento: Os métodos ópticos requerem superfícies limpas, deposição de camadas transdutoras e bom contacto entre o substrato e a película. O 3-Omega requer elementos de aquecimento estruturados e, por vezes, membranas suspensas para medições no plano.
- A escolha depende, portanto, da espessura da película, do tipo de substrato, da gama de temperaturas e da direção de medição pretendida.
In-Plane vs. Cross-Plane - Que tecnologia pode ser utilizada para que aplicação e qual é mais sensível?
- A medição no plano refere-se ao transporte de calor paralelo à superfície de uma película ou substrato.
- A medição no plano transversal refere-se ao transporte de calor perpendicular à superfície da película/substrato (através da espessura). Para películas finas e estruturas multicamadas, ambas as direcções são importantes, uma vez que ocorre frequentemente anisotropia. Em termos técnicos:
- O 3-Omega pode ser configurado para medições no plano e em planos cruzados, por exemplo, um elemento de aquecimento numa membrana suspensa fornece dados no plano; o 3-Omega diferencial em folha + substrato fornece dados em planos cruzados.
- A termorreflectância (FDTR / TDTR) é normalmente muito sensível na direção transversal ao plano, uma vez que as alterações de reflectância monitorizam a dinâmica da temperatura perpendicular à superfície; podem ser necessárias configurações ou modificações adicionais para a condutividade térmica no plano. Por conseguinte:
- Os métodos de termoreflexão são particularmente eficazes para obter uma condutividade térmica exacta ao longo do plano.
- Para medições no plano, o 3-Omega continua a ser uma boa escolha (especialmente para películas estruturadas ou suspensas). A sensibilidade depende da geometria da película, da configuração da medição e da relação sinal/ruído – os métodos ópticos oferecem uma sensibilidade muito elevada para películas finas e interfaces.
Quanto custa um TF-LFA L54?
O preço de um sistema TF-LFA L54 depende da configuração escolhida e das opções adicionais, tais como a gama de temperaturas, o tipo de forno, o sistema de refrigeração, as funções de automatização ou os modos de medição especiais. Como cada sistema pode ser personalizado de acordo com os requisitos específicos da sua aplicação, os custos podem variar consideravelmente.
Para obter um orçamento exato, envie-nos os seus requisitos através do nosso formulário de contacto – teremos todo o gosto em fornecer-lhe um orçamento personalizado.
Quanto tempo demora a entrega de um TF-LFA L54?
O prazo de entrega de um TF-LFA L54 depende em grande medida das opções e da configuração selecionadas. Caraterísticas adicionais, tais como fornos especiais, gamas de temperatura alargadas, automatização ou personalização podem aumentar o tempo de produção e preparação e, por conseguinte, prolongar o prazo de entrega.
Contacte-nos através do nosso formulário de contacto para receber uma estimativa exacta do prazo de entrega com base nos seus requisitos individuais.
Software
Tornar os valores visíveis e comparáveis
Software geral
Todos os analisadores térmicos LINSEIS são totalmente controlados por PC e funcionam em ambientes Microsoft® Windows®.
O conjunto de software está dividido em três módulos intuitivos – controlo de temperatura, aquisição de dados e análise de dados – e assegura um processo suave desde a configuração até à análise final.
O software LINSEIS foi desenvolvido em colaboração com os nossos especialistas em aplicações e combina facilidade de utilização, segurança de dados e funcionalidade abrangente para uma operação diária eficiente.
As funções mais importantes incluem
- Compatibilidade total com o MS® Windows™
- Proteção automática dos dados em caso de falha de energia
- Avaliação em tempo real das medições em curso
- Comparação de curvas e sobreposição de vários conjuntos de dados
- Armazenamento, exportação e importação de dados em formato ASCII ou Excel
Software de análise e medição
O software de avaliação oferece ferramentas avançadas para a análise térmica detalhada de películas finas e sistemas multicamadas.
Utilizando um modelo de transporte de calor multicamada, determina simultaneamente a condutividade térmica, a difusividade, a efusividade e a capacidade térmica volumétrica, permitindo também a determinação da resistência de contacto, a visualização da sensibilidade e os testes de viabilidade para cada experiência.
O software de medição garante um funcionamento totalmente automático com uma introdução simples e fácil de todos os parâmetros de medição.
Garante um controlo preciso da temperatura, resultados reprodutíveis e um fluxo de trabalho optimizado – desde a configuração do teste até à determinação completa das propriedades térmicas.
Biblioteca térmica LINSEIS
O pacote de software LINSEIS Thermal Library é uma opção ao conhecido e fácil de utilizar software de avaliação LINSEIS Platinum, que está integrado em quase todos os nossos aparelhos. Com a Biblioteca Térmica, podes comparar as curvas completas com uma base de dados que contém milhares de referências e materiais padrão em apenas 1-2 segundos.
Multi-instrumento
Todos os instrumentos LINSEIS DSC, DIL, STA, HFM, LFA, etc. podem ser controlados através de um modelo de software.
Multilingue
O nosso software está disponível em muitos idiomas diferentes que podem ser alterados pelo utilizador, incluindo: Inglês, espanhol, francês, alemão, chinês, coreano, japonês, etc.
Gerador de relatórios
Seleção conveniente de modelos para criar relatórios de medição personalizados.
Vários utilizadores
O administrador pode configurar diferentes níveis de utilizadores com diferentes direitos para operar o dispositivo. Opcionalmente, também está disponível um ficheiro de registo.
Software cinético
Análise cinética de dados DSC, DTA, TGA e EGA (TG-MS, TG-FTIR) para investigar o comportamento térmico de matérias-primas e produtos.
Base de dados
A base de dados de última geração permite uma gestão simples dos dados com um máximo de 1000 registos de dados.
Aplicações
Películas finas
Nos sistemas modernos de película fina – como semicondutores, LEDs, células de combustível ou meios de armazenamento ótico – as propriedades de transporte de calor diferem consideravelmente das dos materiais a granel.
A condutividade térmica reduzida resulta frequentemente de efeitos como a dispersão interfacial, impurezas, limites de grão ou comportamento dependente da espessura.
O LINSEIS TF-LFA L54 utiliza a tecnologia de termoreflectância no domínio da frequência (FDTR) e permite uma análise térmica de alta precisão e sem contacto de películas finas e estruturas multicamadas na gama de alguns nanómetros a vários micrómetros.
Determina parâmetros importantes como a condutividade térmica, a difusividade, a efusividade, a capacidade térmica volumétrica e a condutividade térmica limite e fornece informações importantes sobre o transporte de calor, as interfaces de camadas e o desempenho do material.
Com a sua precisão ótica e modelos avançados de avaliação de dados, o TF-LFA L54 é o instrumento ideal para investigação e controlo de qualidade no desenvolvimento de películas finas, garantindo uma gestão térmica optimizada em materiais e dispositivos da próxima geração.
Exemplo de aplicação: diamante CVD – condutividade térmica
As amostras de diamante altamente condutoras podem ser medidas com o Analisador de Frequência Laser Linseis (TF-LFA L54), que utiliza a técnica de termorreflectância no domínio da frequência para caraterizar o comportamento térmico e assegurar o controlo de qualidade em aplicações em que a dissipação eficiente do calor é fundamental. As medições precisas da condutividade térmica são essenciais para verificar a qualidade e o desempenho das amostras de diamante, uma vez que factores como o tamanho do grão, a pureza e a espessura podem afetar as propriedades de transporte.
Medição das propriedades térmicas do diamante CVD. O eixo x mostra a frequência em escala logarítmica em Hertz, enquanto o eixo y mostra a mudança de fase entre a excitação pelo laser de bomba e o laser de sonda. Onde λ é a condutividade térmica, α é a condutividade térmica, e é a efusividade térmica e TBC é a condutividade térmica de fronteira entre a camada transdutora (ouro) e a amostra (diamante). Determina até que ponto uma combinação de materiais é capaz de trocar calor entre si.
A termorreflectância no domínio da frequência (FDTR) é um método preferido para medir a condutividade térmica em materiais como o diamante CVD, especialmente em películas finas e amostras em microescala onde é essencial uma elevada resolução espacial. O Analisador de Frequência Laser Linseis (TF-LFA) é uma ferramenta ideal para este fim. O FDTR utiliza um laser modulado para induzir um aquecimento localizado na amostra e mede a resposta termorreflectora do material
em diferentes frequências de modulação. Utilizando esta técnica, os investigadores podem determinar a condutividade térmica através da modelação do fluxo de calor através do diamante e das suas interfaces.
Exemplo de aplicação: película fina de SiO2 504 nm
As camadas finas de vidro de dióxido de silício puro (quartzo) são frequentemente utilizadas na indústria de semicondutores e eletrónica como camada protetora ou como camada isolante térmica ou eletrónica. Neste exemplo, uma camada de SiO2 foi examinada com o dispositivo TF-LFA da Linseis, a fim de caraterizar completamente as suas propriedades térmicas.
Exemplo de aplicação: Nitreto de alumínio AIN
O AlN é frequentemente utilizado como camada de isolamento térmico ou camada de isolamento eletrónico em sensores ou em microeletrónica. As suas propriedades térmicas em função da espessura da camada foram investigadas nesta aplicação utilizando TF-LFA.
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