Informacje o właściwościach termofizycznych materiałów oraz optymalizacji transferu ciepła w produktach końcowych stają się coraz bardziej istotne w zastosowaniach przemysłowych. W ostatnich dekadach nastąpił rozwój nieniszczących metod optycznych, które stały najczęściej stosowaną techniką do pomiaru dyfuzyjności cieplnej i przewodnictwa cieplnego różnych ciał stałych, proszków i cieczy.

Właściwości termofizyczne cienkich warstw zyskują na znaczeniu w branżach takich jak optyczne nośniki pamięci ze zmianą fazy, materiały termoelektryczne, diody LED, wyświetlacze oraz przemysł półprzewodnikowy.

Wszystkie te branże nanoszą cienkie warstwy na podłoża, aby nadać urządzeniom określone funkcje. Ponieważ właściwości fizyczne tych warstw różnią się od właściwości materiałów objętościowych (bulk), informacje te są niezbędne do dokładnego przewidywania rozchodzenia się ciepła.

Metody

1. Metoda High Speed Laserflash (Wykrywanie tylnego ogrzewania z przodu (RF)):

Ponieważ właściwości termiczne cienkich warstw i filmów znacznie różnią się od właściwości odpowiednich materiałów sypkich, wymagana jest technika przezwyciężająca ograniczenia klasycznej metody Laserflash: „High Speed Laserflash Method”.

Geometria pomiaru jest taka sama jak w przypadku standardowej techniki Laserflash: detektor i laser znajdują się po przeciwnych stronach próbek. Ponieważ detektory IR są zbyt wolne do pomiaru cienkich warstw, detekcja odbywa się metodą tzw. termoodbicia. Ideą tej techniki jest to, że po podgrzaniu materiału zmiana współczynnika odbicia powierzchni może zostać wykorzystana do uzyskania właściwości termicznych. Współczynnik odbicia jest mierzony w odniesieniu do czasu, a otrzymane dane można dopasować do modelu, który zawiera współczynniki odpowiadające właściwościom termicznym.

2.Metoda termorefleksji w dziedzinie czasu (wykrywanie przedniego ogrzewania przedniego (FF)):

Technika Time-Domain Thermoreflectance to metoda, dzięki której właściwości termiczne (przewodność cieplna, dyfuzyjność cieplna) cienkich warstw lub filmów. Geometria pomiaru nazywana jest „wykrywaniem frontu ogrzewania przedniego (FF)”, ponieważ detektor i laser znajdują się po tej samej stronie próbki. Metodę tę można zastosować do cienkich warstw na nieprzezroczystych podłożach, dla których technika RF nie jest odpowiednia.

3. Połączona metoda szybkiego błysku laserowego (RF) i metody termorefleksji w dziedzinie czasu (FF):

Oczywiście obie metody można również zaimplementować w jednym systemie, aby połączyć zalety obu.

Specyfikacja

*Specs depend on configurations

Oprogramowanie

Wszystkie termoanalityczne urządzenia LINSEIS są sterowane komputerowo, a poszczególne moduły oprogramowania działają wyłącznie w systemach operacyjnych Microsoft® Windows®. Kompletne oprogramowanie składa się z 3 modułów: kontrola temperatury, akwizycja danych i ocena danych. 32-bitowe oprogramowanie Linseis posiada wszystkie niezbędne funkcje do przygotowania, wykonania i oceny pomiarów, podobnie jak w przypadku innych eksperymentów termoanalitycznych.

Główne cechy

• W pełni kompatybilne oprogramowanie MS® Windows™ 32 – bitowe
• Bezpieczeństwo danych w przypadku awarii zasilania
• Zabezpieczenie przed pęknięciem termopary
• Ocena pomiaru prądu
• Porównanie krzywych
• Przechowywanie i eksport ocen
• Eksport i import danych ASCII
• Eksport danych do MS Excel

Oprogramowanie do oceny

• Automatyczne lub ręczne wprowadzanie powiązanych danych pomiarowych: (gęstość), Cp (ciepło właściwe)
• Kreator modeli do wyboru odpowiedniego modelu
• Wyznaczanie rezystancji styku

Oprogramowanie pomiarowe

• Łatwe i przyjazne dla użytkownika wprowadzanie danych dla segmentów temperatury, gazów itp.
• Oprogramowanie automatycznie wyświetla skorygowane pomiary po impulsie energetycznym
• W pełni zautomatyzowany pomiar

Zastosowania

Przykład zastosowania: SiO2

Porównanie zmierzonych i obliczonych krzywych (model 2-warstwowy)

Cienka warstwa Mo na SiO2; Krzywa temperatura-czas dla próbek o różnej grubości

Krzywa temperatura-czas dla próbek ZnO o różnej grubości