Conductivité thermique à film mince par réflexion thermique laser pulsée

NanoTR / PicoTR

Méthode de réflexion thermique - conductivité thermique par flash laser sur mesure pour les applications de films minces à l'échelle nanométrique

La méthode thermo - reflectance est basée sur un système de flash laser ultra - rapide qui mesure les paramètres thermophysiques des films métalliques, céramiques et polymères sur un substrat, tels que le coefficient de diffusion thermique, la conductivité thermique, le coefficient d'absorption thermique et la résistance thermique de l'interface.

Le temps de flash laser n'étant que de l'ordre de la nanoseconde (NS), voire de l'ordre de la picoseconde (PS), ce système permet de mesurer des films minces jusqu'à 10 nm d'épaisseur. Dans le même temps, le système offre différents modes de mesure pour s'adapter à différentes situations de substrat (transparent / opaque).

Cette méthode est conforme aux normes internationales:
JIS r 1689: mesure du coefficient de diffusion thermique des films minces en céramique fine par la méthode de réflexion thermique par laser pulsé;
JIS r 1690: méthode de mesure de la résistance thermique interfaciale des films céramiques et métalliques.

Mode de mesure

Méthode laser flash -
Méthode d'essai du coefficient de diffusion thermique des matériaux la plus courante

Dans l'industrie moderne, les connaissances pertinentes sur les propriétés thermiques, en particulier les propriétés thermophysiques, des matériaux deviennent de plus en plus importantes. On peut citer ici des domaines typiques tels que les matériaux Dissipateurs de chaleur appliqués à la microélectronique haute performance, les matériaux thermoélectriques comme source d'énergie continue, les matériaux isolants thermiques dans le domaine de l'économie d'énergie, les revêtements de barrière thermique (TBC) utilisés dans les aubes de turbine, les opérations de sécurité dans les centrales nucléaires, etc.

Parmi les différents paramètres thermoplastiques, la conductivité thermique est particulièrement importante. La détermination du coefficient de diffusion thermique / conductivité thermique du matériau peut être effectuée par flash laser (LFA). Cette méthode est bien connue depuis de nombreuses années et peut fournir des résultats de données fiables et précis. L'épaisseur typique d'un échantillon est comprise entre 50 µm et 10 mm.

Netzsch est l'un des principaux fabricants d'instruments au monde, offrant une gamme complète d'instruments de test de la matière thermique, en particulier les conducteurs thermiques par flash laser. Ces systèmes LFA sont largement utilisés dans les domaines de la céramique, des métaux, des polymères, de la recherche nucléaire, etc.

Méthode de réflexion thermique -
Test du coefficient de diffusion thermique des matériaux en couches minces d'épaisseur nanométrique

Avec les progrès remarquables dans la conception de dispositifs électroniques et la nécessité concomitante d'une gestion thermique efficace, il est devenu de plus en plus important d'effectuer des mesures précises de Diffusivité thermique / conductivité thermique dans une gamme d'épaisseurs à l'échelle nanométrique.

L'Institut national japonais des sciences et technologies industrielles avancées (aist) a répondu à la demande industrielle au début des années 1990 et a commencé à développer la méthode de réflexion thermique par chauffage à lumière pulsée. La société picotherm a été fondée en 2008 et a lancé simultanément l'instrument de réflexion thermique de l'ordre de la nanoseconde "nanotr" et l'instrument de réflexion thermique de l'ordre de la picoseconde "picotr", qui permettent des mesures absolues du coefficient de diffusion thermique des films minces, dont l'épaisseur varie de quelques dizaines de microns à l'échelle nanométrique.

En 2014, la branche japonaise de netzsch est devenue l’agent exclusif de la société picotherm. En combinaison avec nos instruments LFA existants, netzsch peut maintenant fournir une gamme complète de protocoles de test allant des films minces à l'échelle nanométrique aux matériaux en blocs millimétriques.

Pourquoi les films doivent - ils être testés?
Les propriétés thermiques du film sont différentes de celles du matériau du bloc

L'épaisseur d'un film mince à l'échelle nanométrique est généralement inférieure à la taille de grain typique des matériaux de bloc similaires. Ainsi, ses propriétés thermophysiques seront sensiblement différentes de celles du matériau du bloc.

Plage de temps de diffusion thermique applicable aux différents instruments

Paramètres techniques: