在過去的幾十年裡,閃光法已發展成為測量各種固體、粉末和液體的熱擴散率和熱導率的最常用技術。
薄膜的熱物理特性在相變光盤介質、熱電材料、發光二極管 (LED)、相變存儲器、平板顯示器以及各種半導體等行業中變得越來越重要.
在所有這些情況下,薄膜都會沉積在基板上,以便為設備提供特定功能。由於這些薄膜的物理特性不同於散裝材料,因此準確的熱管理預測需要這些數據。
基於成熟的激光閃光技術,用於薄膜的 Linseis Laserflash (TF-LFA) 現在提供了一系列新的可能性來分析從 80nm 到 20 μm 厚度的薄膜的熱物理特性。
1. 高速激光閃光法(後加熱前檢測(RF)):
由於薄層和薄膜的熱性能與相應的大塊材料的性能有很大不同,因此需要一種克服經典激光閃光方法局限性的技術:“高速激光閃光方法”。
測量幾何形狀與標準 Laserflash 技術相同:檢測器和激光器位於樣品的相對側。由於紅外探測器在測量薄層時速度較慢,因此通過所謂的熱反射法進行探測。這種技術背後的想法是,一旦材料被加熱,表面反射率的變化就可以用來推導出熱特性。反射率是根據時間來測量的,並且接收到的數據可以與包含對應於熱特性的係數的模型相匹配。
2. 時域熱反射法(Front heat Front detection (FF)):
時域熱反射技術是一種方法,通過該熱性能薄層或膜的(熱導率,熱擴散率)。測量幾何稱為“前加熱前檢測(FF)”,因為檢測器和激光器位於樣品的同一側。這種方法可以應用於不適合 RF 技術的非透明基板上的薄層。
3. 組合高速激光閃光 (RF) 和時域熱反射法 (FF):
當然,這兩種方法也可以在單個系統中實現,以結合兩者的優點。
型號 | TF-LFA* |
溫度範圍: | RT RT 最高 500°C -100°C 最高 500°C |
加熱和冷卻速率: | 0,01 高達 10 K/分鐘 |
泵浦激光器: | Nd:YAG 激光 |
最大衝擊電流: | 90mJ/Impuls(軟件控制) |
脈寬: | 5 ns(可選 1 ns) |
探針激光: | 連續波 DPSS 激光 (473 nm),最大 50 毫瓦 |
光接收器: | Si-PIN-光電二極管,有效直徑:0.8 mm,帶寬 DC … 400MHz,上升時間:1ns |
熱擴散率測量範圍: | 0,01 mm2/s 至 1000 mm2/s |
樣品直徑: | 圓形樣品 ∅ 10…20 mm |
樣品厚度: | 80 nm 至 20 µm |
氣氛: | 惰性、氧化性、還原性 |
真空: | 高達 10E-4mbar |
電子產品: | 融合的 |
界面: | USB |
LINSEIS 的所有熱分析設備均由 PC 控制,各個軟件模塊僅在 Microsoft® Windows® 操作系統下運行。完整的軟件由3個模塊組成:溫度控制、數據採集和數據評估。Linseis 32 位軟件具有測量準備、執行和評估的所有基本功能,就像其他熱分析實驗一樣。
一般特徵
- 完全兼容 MS® Windows™ 32 位軟件
- 斷電情況下的數據安全
- 熱電偶斷路保護
- 電流測量的評估
- 曲線對比
- 評估的存儲和導出
- 數據的導出和導入 ASCII
- 數據導出到 MS Excel
評估軟件
- 自動或手動輸入相關測量數據:(密度)、Cp(比熱)
- 用於選擇合適模型的模型嚮導
- 接觸電阻的測定
測量軟件
- 溫度段、氣體等的簡單且用戶友好的數據輸入。
- 軟件在能量脈衝後自動顯示校正的測量值
- 全自動測量
該軟件是與 David G Cahill 教授(伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校,格蘭傑工程學院 - 材料科學與工程)合作開發的
應用:
應用實例:SiO 2:實測曲線與計算曲線對比(2層模型)
SiO2 上的 Mo 薄層;不同厚度樣品的溫度-時間-曲線
不同厚度ZnO樣品的溫度-時間曲線
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