TF-LFA 薄膜导热测试仪 - TF-LFA LaserFlash for thin films Thermal Conductivity/Diffusivity

LaserFlash for thin film measurements (from 80 nm up to 20 µm)

Thin film Laserflash Apperatus

      材料的热物理性质以及最终产品的传热优化在工业应用领域变得越来越重要。

  经过几十年的发展,闪射法已经成为最常用的用于各种固体、粉末和液体热导率热扩散系数的测量方法。

      薄膜热物性在工业产品中正变得越来越重要,如:相变光盘介质、热电材料、发光二极管(LED ) ,相变存储器、平板显示器以及各种半导体。在这些工业领域中,特定功能沉积膜生长在基底上以实现器件的特殊功能。由于薄膜的物理性质与块体材料不同,在许多应用中需要专门测定薄膜的参数。

  基于已实现的激光闪射技术,LINSEIS TF-LFA 薄膜导热测试仪(Laserflash for thin films)可以测量80nm——20μm厚度薄膜的热物理性质。

 

1.瞬态热反射法(后加热前检测(RF)):

     由于薄膜材料的物理性质与基体材料显著不同,必需要有相应的技术来克服传统激光闪射法的不足,即瞬态热闪射法。

   测量模型与传统激光闪射法相同:检测器和激光器在样品两侧。考虑到红外探测器测试薄膜太慢,因此检测是通过热反射方法完成的。该技术的原理是材料在加热时,表面反射率的变化可最终用于推导出热性能。测量反射率随时间的变化,得到的数据代入包含的系数模型里面并快速计算出热性能。

2. 时域热反射法(前加热前检测(FF)):

     时域热反射技术是另一种测试薄层或薄膜热性能(热导率,热扩散率)的方法。测量方式的几何构造被称为“前加热前检测(FF)”,因为检测器和激光在样品上的同一侧。该方法可以应用于非透明基板上不适合使用RF技术的薄膜层。 

 

3. 瞬态热反射法(RF)和时域热反射法(FF)相结合:

两种方法可以集成在一个系统中并实现两者优点的结合。

温度范围*RT 
 RT -- 500°C
 -100°C -- 500°C 
激光器 Nd:YAG 激光
最大脉冲电流 90mJ (软件控制)
脉宽8 ns
激光探头HeNe-激光器 (632nm), 2mW
前端热反射  Si-PIN-Photodiode, 有效直径: 0.8 mm, 
直流电压 … 400MHz, 响应时间: 1ns
后端热反射quadrant diode, 有效直径: 1.1 mm
直流电压 … 100MHz, 响应时间: 3.5ns
测量范围0,01 mm2/s -- 1000 mm2/s
样品直径圆形样品 ∅ 10...20 mm 
样品厚度80 nm -- 20 µm
样品数量6样品自动进样器
气氛惰性、氧化性、还原性
真空度10E-4mbar
电路板集成式
接口USB

 *可更换炉体

      所有的LINSEIS热分析设备都是用计算机控制的,各个软件模块仅在Microsoft® Windows®操作系统上运行。完整的软件包括3个模块:温度控制,数据采集和数据分析。与其他热分析系统一样,该32位Linseis软件可以实现所有测量准备、实施和评估的基本功能。

特点

  • 全兼容MS® Windows™ 的32位软件
  • 在断电的情况下数据安全 
  • 热电偶断线保护
  • 实时测量分析
  • 测量曲线比较
  • 存储和分析结果输出
  • 数据ASCII码的导出和导入
  • 数据生成到MS Excel

评估软件

  • 相关测试参数的自动或手工输入:密度、比热
  • 模型向导:选择合适的模型
  • 接触电阻的测定

测量软件

  • 简单和友好的数据输入界面:温度段、气体等
  • 软件自动显示电能脉冲后的测量校正
  • 全自动测量

材料

陶瓷/玻璃/建材,金属/合金,无机物。

工业领域

陶瓷,建材和玻璃工业,汽车/航空/航天,发电/能源,企业研发和学术科研,金属/合金工业,电子工业。

应用实例: SiO2

测量和计算曲线的比较(双层模型)

SiO2上不同厚度钼薄膜的温度-时间曲线

不同厚度ZnO样品的温度 - 时间曲线thickness

ZnO薄膜的热导率和接触热阻