Описание

Захватывающие новые возможности

Революционная система определения характеристик тонких пленок с физическими свойствами. Высокоинтегрированная и простая в использовании измерительная платформа.

Физические свойства тонких пленок отличаются от свойств объемного материала, поскольку паразитные поверхностные эффекты намного сильнее из-за меньших размеров и высоких соотношений сторон!

·       Возрастающее влияние поверхностного рассеяния (а)

·       Дополнительное рассеяние на границе (b)

·       Квантовое ограничение для очень тонких слоев (c)

Анализатор тонких пленок LINSEIS - это идеальный инструмент для определения характеристик широкого спектра образцов тонких пленок чрезвычайно удобным и быстрым способом. Это простая в использовании, автономная система, обеспечивающая высочайшее качество результатов благодаря запатентованной измерительной конструкции.

 

Компоненты TFA

Базовая установка состоит из измерительного чипа, на который можно легко нанести образец, и измерительной камеры для обеспечения требуемых условий окружающей среды. В зависимости от области применения установка может быть использована со встроенным усилителем и/или сильным электрическим магнитом. Измерения обычно проводятся в сверхвысокочастотном диапазоне, и температуру образцов можно регулировать в диапазоне от -170°C до 280°C во время измерения с помощью LN2 и мощных нагревателей.

 

Предварительно структурированные измерительные микросхемы

Чип сочетает в себе методику измерения 3 Omega для измерения теплопроводности с 4-точечной установкой Ван-дер-Пау для определения свойств электрического переноса.

 

Коэффициент Зеебека можно измерить с помощью дополнительных термометров сопротивления, расположенных рядом с электродами Ван-дер-Пау. Для упрощения подготовки образцов можно использовать либо маску из фольги, либо металлическую теневую маску.

 

Такая конфигурация позволяет практически одновременно определять характеристики образца, который был получен методом PVD (например, термического испарения, распыления, MBE), CVD (например, ALD), нанесения покрытия методом отжима, капельного литья или струйной печати за один этап.

 

Широкий диапазон физических свойств в течение одного цикла измерений

Большим преимуществом этой системы является одновременное определение широкого спектра физических свойств в рамках одного цикла измерений. Все измерения производятся в одном и том же направлении (в плоскости) и очень сопоставимы.

 

1. Измерение Ван-дер-Пау

Для определения электропроводности (σ) и коэффициента Холла (AH) образца используется метод Ван-дер-Пау. После нанесения образца на чип он уже подключен к четырем электродам A, B, C и D по их краям.

 

Для измерения между двумя контактами подается ток и измеряется соответствующее напряжение между оставшимися двумя. Меняя контакты по часовой стрелке и повторяя процедуру, можно рассчитать удельное сопротивление образца, используя уравнение Ван-дер-Пау. Приложив магнитное поле и измерив соответствующее изменение диагонального сопротивления Ван-дер-Пау, можно рассчитать коэффициент Холла образца.

 

2. Измерение коэффициента Зеебека

Для определения коэффициента Зеебека на чип рядом с образцом помещается дополнительный термометр и нагреватель. Такая конфигурация позволяет измерять тепловое напряжение при различных температурных градиентах, что может быть использовано для расчета коэффициента Зеебека S=-Vth/∆T.

 

3. Измерение теплопроводности тонких пленок

Для определения теплопроводности в плоскости используется запатентованная подвесная мембранная установка с горячей полосой. В этой установке очень маленький провод используется в качестве нагревателя и датчика температуры в одном флаконе. Представляющий интерес образец будет нанесен непосредственно на эту мембрану. Следовательно, для измерения к горячему проводу подается ток, который нагревается за счет джоулева нагрева. Из-за повышения температуры удельное сопротивление провода меняется, и его можно легко измерить.

 

Исходя из этого изменения удельного сопротивления и знания точной геометрии установки, можно произвести обратный расчет теплопроводности образца. В зависимости от образца также можно измерить излучательную способность и удельную теплоемкость. Для получения высококачественных результатов отношение толщины образца к теплопроводности образца должно быть равно или больше 2 х 10-7 Вт/К.

Модульная конструкция

Начиная с базовой установки для измерения теплопроводности, систему можно легко модернизировать либо с помощью термоэлектрического комплекта для измерения электропроводности и коэффициента Зеебека, либо с помощью магнитного комплекта для измерения постоянной Холла, подвижности и концентрации носителей заряда.

 

Системные конфигурации

Базовая система / Термоэлектрический корпус / Магнитный корпус / Возможность охлаждения

Для тонкопленочного анализатора LINSEIS (TFA) доступны следующие варианты упаковки:

 

Базовое устройство (вкл. переходный пакет)

Состоит из измерительной камеры, вакуумного насоса, базового держателя образца с включенным нагревателем, встроенного в систему фиксирующего усилителя для метода 3ω, ПК и программного пакета LINSEIS, включающего программное обеспечение для измерений и оценки. Конструкция оптимизирована для измерения следующих физических свойств:

 

·       λ – Теплопроводность

·       c_p – Удельная теплоемкость

·       ε – Коэффициент излучения (зависит от свойств образца)

Термоэлектрический корпус

Состоит из расширенной измерительной электроники (DC) и программного обеспечения для оценки термоэлектрических экспериментов. Конструкция оптимизирована для измерения следующих параметров:

 

·       ρ – Удельное электрическое сопротивление / σ – Электропроводность

·       S – коэффициент Зеебека

Магнитная упаковка

Доступны две различные конфигурации магнитной упаковки. Либо подвижный электромагнит (EM) с источником питания, переключателем возбуждения, предохранительной цепью и водяным охлаждением, либо подвижная конфигурация с двумя постоянными магнитами (PM). Электромагнит позволяет пользователю прикладывать переменную напряженность поля в пределах +/- 1 Тесла перпендикулярно образцу. Установка с постоянным магнитом может использоваться только для приложения к образцу трех определенных точек поля (+0,5 Тл, 0 ТЛ и -0,5Тл). Обе конструкции оптимизированы для измерения следующих параметров:

 

·       AH – Постоянная Холла

·       μ – Подвижность (расчет в зависимости от модели)

·       n – Концентрация носителей заряда (расчет в зависимости от модели)

 

Низкотемпературный вариант для контролируемого охлаждения

·       Охлаждение LN2 до 100 К

·       Холодильная установка с управлением TFA/KREG

·       TFA/KRYO Dewar 25л

 

Основные характеристики системы

 

·      Высококачественная, простая в использовании система определения характеристик тонких пленок (в диапазоне от нм до мкм).

·      Измерения в зависимости от температуры (от -170°C до +280°C).

·      Простота подготовки образцов и обращения с ними.

·      Измерительное устройство на основе микросхем с предварительно сконструированными микросхемами в качестве расходных материалов.

·      Высокая гибкость измерений (толщина образца, удельное сопротивление образца, методы осаждения).

·      Все измерения производятся на одном и том же образце за один прогон.

·      Можно измерять как полупроводники, так и металлы, керамику или органику.

 

Технические характеристики

МОДЕЛЬ	TFA  –  THIN FILM ANALYZER*
Диапазон температур:	RT до 280°C От -170°C до 280°C
Толщина образца:	От 5 нм до 25 мкм (диапазон зависит от образца)
Принцип измерения:	На основе чипов (предварительно структурированные измерительные чипы, 24 шт. в коробке)
Методы осаждения:	Включают в себя: PVD (напыление, испарение), ALD, нанесение методом отжима, струйную печать и многое другое
Измеряемые параметры:	Теплопроводность (3 Омега) Удельная теплоемкость
Необязательный:	Электрическая проводимость / удельное сопротивление Коэффициент Зеебека Постоянная Холла / Подвижность / Концентрация носителей заряда. Электромагнит до 1 Тор, постоянный магнит до 0,5 Т
Вакуум:	до 10-4 мбар
Электроника:	Интегрированный
Интерфейс:	USB
Диапазон измерений
Теплопроводность:	от 0,05 до 200 Вт/м∙К 3 Метод Омега, метод горячей полоски (измерение в плоскости)
Электрическое сопротивление:	от 0,05 до 1∙106 С/см Измерение четырьмя зондами Ван-дер-Пау
Коэффициент Зеебека:	5 до 2500 мкВ/К
Повторяемость
Теплопроводность:	± 7% (для большинства материалов)
Электрическое сопротивление:	± 3% (для большинства материалов)
Коэффициент Зеебека:	± 5% (для большинства материалов)
Точность
Теплопроводность:	± 10% (для большинства материалов)
Электрическое сопротивление:	± 6% (для большинства материалов)
Коэффициент Зеебека:	± 7% (для большинства материалов)

*Технические характеристики зависят от конфигурации