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Possibilidades excitantes
Sistema de medição revolucionário para a determinação das propriedades físicas de películas finas. Plataforma de medição altamente integrada e fácil de usar.
As propriedades físicas das películas finas diferem das dos materiais sólidos, uma vez que os efeitos parasitas da superfície são muito mais dominantes devido às dimensões mais pequenas e às elevadas relações de aspeto!
- Influência crescente da dispersão da superfície (a)
- Dispersão adicional nos limites dos grãos (b)
- Efeitos de quantificação para camadas muito finas (c)
O Analisador de Película Fina LINSEIS (TFA L59) é a ferramenta perfeita para caraterizar uma vasta gama de amostras de película fina de uma forma extremamente conveniente e rápida. É um sistema de mesa de fácil utilização e, graças ao seu design de medição com patente pendente, fornece resultados altamente precisos.
Componentes
A plataforma é constituída por um chip de medição, no qual é depositada a amostra a analisar, e por uma câmara de medição que proporciona as condições ambientais necessárias. Dependendo da aplicação, a configuração pode ser ampliada com um amplificador lock-in e/ou um forte eletroíman. As medições são normalmente efectuadas em UHV, podendo a temperatura da amostra ser controlada entre -160°C e +280°C durante a medição, utilizando LN2 e potentes aquecedores.
Chips de medição pré-estruturados
O chip de medição combina a técnica de 3omega para a medição da condutividade térmica com uma disposição de 4 pontos de Van der Pauw para a medição das propriedades de transporte elétrico. O coeficiente Seebeck pode ser determinado com termómetros de resistência integrados adicionais localizados perto dos eléctrodos de Van der Pauw. Esta configuração permite uma caraterização completa e quase simultânea de todas as propriedades de uma única amostra preparada por PVD (por exemplo, evaporação térmica, pulverização catódica, MBE), CVD (por exemplo, ALD), revestimento por rotação, fundição em gota ou impressão por jato de tinta numa única etapa. Para facilitar a preparação da amostra no chip de medição, pode ser utilizada uma máscara de folha destacável ou uma máscara de sombra metálica.
Outra grande vantagem deste sistema é a determinação simultânea de todas as propriedades físicas num único ciclo de medição. Todas as medições são feitas na mesma direção (no plano) e são, por isso, consistentes e perfeitamente comparáveis para avaliação posterior (por exemplo, determinação da figura termoeléctrica de mérito ZT ou investigação de processos de cura).
1. Medição de Van der Pauw
O método de Van der Pauw é utilizado para determinar a condutividade eléctrica (σ) e a constante Hall(AH) da amostra. Depois de a amostra ter sido depositada no chip, já está ligada eletricamente a quatro eléctrodos no seu bordo. Para a medição, aplica-se agora uma corrente entre dois dos contactos e mede-se a tensão resultante entre os restantes dois contactos. Ao trocar ciclicamente os contactos no sentido dos ponteiros do relógio e repetindo o procedimento, a resistência da folha da amostra pode ser calculada utilizando a equação de Van der Pauw. Aplicando um campo magnético perpendicular à superfície da amostra e medindo a alteração da resistência diagonal de Van der Pauw, calcula-se a constante Hall da amostra e, a partir daí, a densidade de portadores de carga e a mobilidade Hall.
2. Medição do coeficiente de Seebeck
Para determinar o coeficiente de Seebeck, são ligados ao chip um termómetro adicional e um aquecedor de linha perto da amostra. Esta configuração permite medir a tensão termoeléctrica em diferentes gradientes de temperatura ao longo da amostra, que podem ser utilizados para calcular o coeficiente de Seebeck S = -Vth/∆T.
3. Método de medição do fio de aquecimento
Para determinar a condutividade térmica no plano, é utilizada uma estrutura única de membrana de tira quente. Nesta configuração, uma tira metálica microestruturada é utilizada como aquecedor e sensor de temperatura num só. A amostra é depositada diretamente sobre a membrana autoportante para a medição. Para a medição, é fornecida uma corrente à tira metálica, que aquece como resultado do aquecimento de Joule. Devido ao aumento da temperatura, a resistência do fio altera-se e pode, assim, ser utilizada para medir a temperatura. A partir desta alteração da resistência e do conhecimento da geometria da membrana, pode ser calculada a condutividade térmica da amostra. Dependendo da amostra o calor específico também podem ser medidos. Para obter resultados de alta qualidade, o produto da espessura da amostra e da condutividade térmica da amostra deve ser igual ou superior a 2×10-7W/K.
Design modular
O dispositivo básico (optimizado para medir a condutividade térmica) pode ser opcionalmente atualizado com um kit termoelétrico para medir a condutividade eléctrica e o coeficiente de Seebeck e/ou com o kit de atualização magnética para medir a constante Hall, a mobilidade e a concentração de portadores de carga.
Configurações do sistema
Sistema básico / Kit termoelétrico / Kit magnético / Opção de arrefecimento
Estão disponíveis as seguintes opções para o LINSEIS Thin Film Analyser (TFA):
Dispositivo básico
Composto por câmara de medição, bomba turbomolecular, suporte de amostras com aquecimento integrado, amplificador de bloqueio integrado no sistema para o método de medição 3w, PC e pacote de software LINSEIS (incluindo software de medição e avaliação). O design é optimizado para a caraterização das seguintes propriedades físicas:
- λ – Condutividade térmica
- cp – capacidade térmica
Kit termoelétrico
Composto por eletrónica de medição alargada (DC) e software de avaliação para experiências termoeléctricas. O design é optimizado para medir os seguintes parâmetros:
- ρ – resistência específica / σ – condutividade eléctrica
- S – Coeficiente de Seebeck
Kit magnético
Existem duas configurações diferentes disponíveis para este pacote. Um eletroíman (EM) com fonte de alimentação, dispositivo de inversão de polaridade, circuito de segurança e arrefecimento a água ou uma configuração móvel com dois ímanes permanentes (PM). O eletroíman permite ao utilizador aplicar uma intensidade de campo variável entre +/-1 Tesla perpendicular à amostra. A configuração do íman permanente pode ser utilizada para aplicar três pontos de campo definidos (+0,5T, 0T e -0,5T) à amostra. O kit magnético está optimizado para medir os seguintes parâmetros:
- AH – Constante de Hall
- μ – Mobilidade Hall (cálculo simples de acordo com o modelo de banda única)
- n – Densidade de portadores de carga (cálculo simples de acordo com o modelo de banda única)
Opção de baixa temperatura para arrefecimento controlado
- Arrefecimento LN2 para medições até 100 K
- TFA/KREG Arrefecimento controlado
- Depósito TFA/KRYO 25l
Caraterísticas únicas
Sistema de medição de alta qualidade para
películas finas (gama de nm a µm
) com preparação de amostras e manuseamento simples
Dependente da temperatura
Medições de
-160°C a +280°C
Dispositivo de medição baseado em chips com chips pré-estruturados totalmente integrados,
como consumíveis
Alta flexibilidade para diferentes materiais,
espessuras, resistências e métodos de deposição
Todas as medições numa única
medição são efectuadas na
mesma amostra e
direção para semicondutores,
metais, cerâmicas e
orgânicos
Tens dúvidas? Telefona-nos!
+49 (0) 9287/880 0
quinta-feira das 8 às 16 horas
e sexta-feira das 8 às 12 horas.
Estamos aqui para ti!
Especificações
Preto sobre branco
Caraterísticas especiais
- Sistema de medição de alta qualidade e de fácil utilização para camadas finas (na gama de nm a µm).
- Permite medições dependentes da temperatura de -160°C a +280°C.
- Fácil preparação e manuseamento de amostras.
- Dispositivo de medição baseado em chips com chips totalmente integrados e pré-estruturados como consumíveis.
- Concebida para uma flexibilidade máxima (material, espessura, resistência, métodos de separação).
- Todas as medições são efectuadas num único ciclo de medição com a mesma amostra e na mesma direção.
- Pode ser utilizado para medir amostras de semicondutores, bem como metais, cerâmicas ou materiais orgânicos.
MODEL | TFA L59 – THIN FILM ANALYZER |
|---|---|
| Temperature range: | RT to 280°C -160°C to 280°C |
| Sample thickness: | From 5 nm to 25 µm (depending on sample) |
| Measuring principle: | Chip-based (pre-structured measuring chips, 24 pieces per box) |
| Separation techniques: | Among others: PVD (sputtering, vaporisation), ALD, spin coating, ink-jet printing and many more |
| Measured parameters: | Thermal conductivity (3 Omega) |
| Heat capacity | |
| Optional: | Electrical conductivity / specific resistance Hall constant / mobility / charge carrier density (electromagnet up to 1 T or permanent magnet with 0.5 T) |
| Vacuum: | ~10E-4mbar |
| Electronics: | Integrated |
| Interface: | USB |
| Measuring range | |
| Thermal conductivity: | 0.05 to 200 W/m∙K 3 Omega method, hot-strip method (in-plane measurement) |
| Electrical conductivity: | 0.05 to 1 ∙ 106 S/cm Van der Pauw four-probe measurement |
| Seebeck coefficient: | 5 to 2500 μV/K |
| Repeatability & Accuracy | |
| Thermal conductivity: | ± 3% (for most materials) ± 10% (for most materials) |
| Resistivity: | ± 3% (for most materials) ± 6% (for most materials) |
| Seebeck coefficient: | ± 5% (for most materials) ± 7% (for most materials) |
Software
Tornar os valores visíveis e comparáveis
Para além do hardware utilizado, o potente software LINSEIS para Microsoft® Windows® desempenha a função mais importante na preparação, realização e análise das experiências. Com este pacote de software, a Linseis oferece uma solução abrangente para a programação de todas as definições específicas do dispositivo e funções de controlo, bem como para o armazenamento e análise de dados. O pacote foi desenvolvido pelos nossos especialistas em software e peritos em aplicações e foi testado e melhorado durante muitos anos.
O pacote de software TFA é composto por 2 módulos: o programa de medição para aquisição de dados e o software de avaliação com plug-ins predefinidos para avaliação de dados. O software Linseis oferece todas as funções essenciais para preparar, efetuar e analisar as medições.
Funções gerais
- Software MS® Windows™ totalmente compatível
- Segurança dos dados em caso de falha de energia
- Controlo automático do contacto com a amostra
- Plug-ins integrados para avaliação direta dos dados brutos medidos de acordo com modelos publicados
- Guardar e exportar análises
- Exportação e importação de dados brutos em formato ASCII
- Exportação de dados para o MS Excel
- Exportação simples (CTRL C)
- Base de dados para arquivar todas as medições e análises
- Menu de ajuda online
- Análise estatística de curvas
- Opção de zoom para análise de curvas
- Plug-ins de avaliação integrados
- Podes carregar qualquer número de curvas para comparação
Software de medição
- Entrada de dados simples e fácil de utilizar para segmentos de temperatura e tarefas de medição.
- Emite automaticamente os dados brutos medidos.
- Medições totalmente automáticas.
Software de avaliação
- Alternativa: Acesso direto aos dados brutos medidos
- Plug-ins de avaliação integrados (de acordo com os modelos publicados)
- Para o cálculo de
- Condutividade térmica
- Capacidade térmica
- Resistência específica / condutividade eléctrica
- Coeficiente de Seebeck
- Registo e exportação de dados simples
Aplicações
Exemplo de aplicação: Película fina de bismuto-antimónio
Medições de uma película de bismuto-antimónio com 142 nm de espessura produzida por evaporação térmica sob condições de vácuo na gama de temperaturas de -160°C a + 140°C .
Exemplo de aplicação: Película fina de PEDOT:PSS
Medições de uma película de PEDOT: PSS (High Conductive Grade) com 15 µm de espessura, que foi produzida por drop coating, na gama de temperaturas de -150°C a +100°C.
Exemplo de aplicação: Nanofilme de ouro
Medições de uma película de Au com 100 nm de espessura produzida por pulverização catódica magnetrónica DC sob condições de vácuo na gama de temperaturas de -50°C a +100°C.
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