Métrologie Thermique Couches Minces : Méthode 3w. Stefan Dilhaire Groupe de Photothermique des Microsystèmes et Nanomatériaux

Documents pareils
Master4Light. Caractérisation Optique et Electrique des Sources Lumineuses. Equipement 2-en-1 : source de courant et spectrophotomètre

Polissage des Miroirs d Advanced Virgo : un nouveau défi. Les solutions envisagées

ARDUINO DOSSIER RESSOURCE POUR LA CLASSE

Monitoring continu et gestion optimale des performances énergétiques des bâtiments


LE CETIME votre partenaire pour le progrès et l innovation:

Auscultation par thermographie infrarouge des ouvrages routiers

Mario Geiger octobre 08 ÉVAPORATION SOUS VIDE

Le No.1 de l économie d énergie pour patinoires.

Semi-conducteurs. 1 Montage expérimental. Expérience n 29

L PRESENTATION GENERALE SCPIO

SYSTÈME DE GAINES À SPIRALE ET RACCORDS TOURNANTS

Utilisation des matériaux magnétostrictifs filaires comme capteurs de mesure de champ magnétique

Smart and Emotional Surfaces

La Recherche du Point Optimum de Fonctionnement d un Générateur Photovoltaïque en Utilisant les Réseaux NEURO-FLOUS

2.0. Ballon de stockage : Marque : Modèle : Capacité : L. Lien vers la documentation technique :

Projet SETHER Appel à projets Adrien Patenôtre, POWEO

Acquisition et conditionnement de l information Les capteurs

NEW Fin Fan / Air cooled condenser cleaning

Nanofluides et transfert de chaleur par convection naturelle

Joints de grains : couplage entre modélisation et microscopie électronique haute résolution

«SERVICES D INGENIERIE»

physicien diplômé EPFZ originaire de France présentée acceptée sur proposition Thèse no. 7178

LE RÉFRIGÉRATEUR PRÊT À INSTALLER

DIFFRACTion des ondes

Le polissage par laser

Circuits intégrés micro-ondes

AiryLab. 12 impasse de la Cour, Vinon sur Verdon. Rapport de mesure

La Fibre Optique J BLANC

0 20mV; 0 40mV; 0 80mV; 0 160mV; 0 320mV; 0 640mV; 0 1,28V; 0 2,56V 0 5V; 0 10V

Contribution des faisceaux d ions à l élaboration de dispositifs pour l électronique souple

Mesure chimique Conductimétrie. Chemical measurement Conductimetry. Conductimètre CTM Initio. Initio CTM conductimeter. Ref :

Superstrat tout Dielectrique Pour le Contrôle de l Ouverture Angulaire d'une Antenne à Double Polarisation

Mesure de facteur de bruit sur analyseur de réseaux vectoriel corrigée en Paramètres-S. Frédéric Molina

Chapitre 11 Bilans thermiques

Design and Realization of Fiber. Monitoring Applications

IR Temp 210. Thermomètre infrarouge. Des techniques sur mesure

Hepatex CR. Le panneau à flux laminaire de référence

Préparation de lame TEM dans un FIB principe, avantages, inconvénients

Utilisation du logiciel Gwyddion


Application des technologies de pointe pour la durabilité et autosuffisance des populations isolées

ARCHOS Activity Tracker

GAMME UVILINE 9100 & 9400

Mémento à l usage du personnel des laboratoires

Fonctions intégrées. Nouvelles solutions universelles & système de communication

Mesurer l épaisseur d un revêtement

INGOLD Leading Process Analytics

Chapitre 02. La lumière des étoiles. Exercices :

QUELLE FIBRE UTILISER EN FONCTION DE MES APPLICATIONS. OM1, OM2 ou OM3, QUELLE EST LA FIBRE QU IL ME FAUT POUR MON INSTALLATION?

Etude des convertisseurs statiques continu-continu à résonance, modélisation dynamique

Electron S.R.L. - MERLINO - MILAN ITALIE Tel ( ) Fax Web electron@electron.it

Application à l astrophysique ACTIVITE

Monitoring et suivi du comportement des chaussées

GELE5222 Chapitre 9 : Antennes microruban

I ntroduction. Coffrets pour la régulation de la température et de l hygrométrie. Caractéristiques et avantages

La Nouvelle Solution. Pour les Lésions Pigmentaires & les Tatouages. Science. Results. Trust.

Moteur DC: Comment faire varier sa vitesse?

INSTRUMENTS DE MESURE SOFTWARE. Management software for remote and/or local monitoring networks

a-si:h/c-si heterojunction solar cells: back side assessment and improvement

Méthodes de Caractérisation des Matériaux. Cours, annales

OLP-55 Smart Optical Power Meter Un mesureur de puissance optique évolutif de la gamme Smart

Mesure chimique. Chemical measurement. Sonde de température Pt 1000 Inox Pt 1000 stainless steel. Ref : Français p 1.

BICNanoCat. Bombardement Ionique pour la Création de Nano Catalyseurs. Denis Busardo Directeur Scientifique, Quertech

Décomposition du Prix Global et Forfaitaire

CONTEC CO., LTD. Novembre 2010

Exercices sur SQL server 2000

TP n 1: Initiation au laboratoire

Correction ex feuille Etoiles-Spectres.

Spectrophotomètre double faisceau modèle 6800

DISQUE DUR. Figure 1 Disque dur ouvert

(aq) sont colorées et donnent à la solution cette teinte violette, assimilable au magenta.»

facilitez-vous la vie avec Ray Technologie avancée pour le Confort

Remeha ZentaSOL. La nouvelle norme en matière de simplicité, design et rendement

Réalisation d un dispositif de mesure de la conductibilité thermique des solides à basses températures

Ventilation : Mesure et réglage des débits

Humidimètre sans contact avec mémoire + Thermomètre IR

Performances énergétiques de capteurs solaires hybrides PV-T pour la production d eau chaude sanitaire.

TABLE DES MATIÈRES 1. DÉMARRER ISIS 2 2. SAISIE D UN SCHÉMA 3 & ' " ( ) '*+ ", ##) # " -. /0 " 1 2 " 3. SIMULATION 7 " - 4.

Gamme caméra FA. Les caméras RICOH pour l industrie : Série FV. Caméras: RICOH FV Serie. GigE Vision. Camera Link. 2 Megapixel.

Principe et élaboration de poudre par atomisation gazeuse, granulométrie et traçabilité pour la fabrication additive.

Cisco Certified Network Associate

PRINCIPE MICROSCOPIE CONFOCALE

Sophie Guézo Alexandra Junay

P7669 MACHINE A VAPEUR MINIATURE P7669R A mouvement alternatif P7669T Turbine

Procédé de fabrication industriel de cellules solaires flexibles sur film plastique mince

Revue de processus service Imagerie 1/04/2015

À propos de Phenix Systems

Fabricant. 2 terminals

ETUDE QUANTITATIVE D UN LASER PULSE A LIQUIDE APROTIQUE POLAIRE

Systèmes multicouches Alpex-duo - Turatec

Caractérisation non linéaire de composants optiques d une chaîne laser de forte puissance

epowerswitch 4M+ Fiche technique

Z-Axis Compliance Device Compliance en z

1 Démarrer L écran Isis La boite à outils Mode principal Mode gadget Mode graphique...

Equation LIDAR : exp 2 Equation RADAR :

CleverLevel LBFS/ LFFS. L alternative vraiment intelligente aux détecteurs de niveau à lames vibrantes

Acquisition. d une centrale de surveillance des températures CAHIER DES CHARGES. Maître de l'ouvrage :

Rt 5. L isolant Thermo-réfléchissant. Isolation Maximum... Épaisseur Minimum! Système de recouvrements plats

Relais statiques SOLITRON MIDI, Commutation analogique, Multi Fonctions RJ1P

Transcription:

Métrologie Thermique Couches Minces : Méthode 3w Stefan Dilhaire Groupe de Photothermique des Microsystèmes et Nanomatériaux

Matériaux massifs

Schéma de principe

Modèle Solution exacte pour une ligne source infiniment fine infiniment longue (Carslaw et Jeager) P : puissance (W) w : pulsation l : longueur de la ligne k : conductivité thermique K0 : fonction de Bessel modifiée d ordre zéro q est le vecteur d onde complexe, a la diffusivité thermique si qr<<1 alors la fonction de Bessel peut s écrire :

Mesure

Identification Etalonnage en étuve Mesure V is the voltage across the line at frequency ω, V3ω,1 is the voltage across the line at frequency ω1 V3ω,2 is the voltage across the line at frequency ω2.

Application aux Couches Minces

Film sur substrat Schematic diagram for the 3ω method to measure thermal conductivity of thin films. The heater line is wide compared the film thickness such that heat flow through the film is one-dimensional and the thermal conductivity in the direction normal to the layer is measured.

Réponse d un film sur substrat

cas d un substrat électriquement isolant cas d un substrat électriquement conducteur P is the power dissipated by the heater l is the length of the metal heater/thermometer line k is the thermal conductivity C is the specific heat per unit volume w is the width of the metal line. Lee, S.-M., and Cahill, D. G., Heat transport in this dielectric films, Journal of Applied Physics, Vol. 81 (6), pp. 2590 2595, 1997.

Détermination de la conductivité thermique (cas du comportement 1D) t is the thickness of the film The measured thermal conductivity of the film includes the thermal boundary resistance between the substrate and the film as well as the boundary resistance between the film and the metal heater. Strictly speaking kfilm is not simply an intrinsic material property, but it depends on the interfaces, and for this reason, it is sometimes referred to as an apparent or effective thermal conductivity

Méthode expérimentale

Réalisation de la structure de test

Encapsulation

Banc de mesure Schematic diagram of the experimental setup for the 3ω method. The lock-in amplifier outputs a voltage modulated with angular frequency ω. The voltage across the heater/thermometer line is measured using the A input on the lock-in after it is passed through a unity gain differential amplifier. The voltage across a reference resistor (potentiometer) is measured using the B input on the lock-in after it is passed through a unity gain differential amplifier and a multiplying digital to analog converter (DAC). The entire experiment is automated through the use of a PC that controls the lock-in amplifier, the DAC, and the cryostat (not shown)

Mesures cryogéniques

Méthode 3w avec un SThM

Microscopie Thermique à Balayage Pointe chaude (3 oméga) Pointe froide

Banc de Mesures

Modélisation Rayonnement Constriction Sonde Conduction dans l air Solide-Solide Echantillon Ménisque d eau ( 1 ) V ch( qt L) & 1 2 C ( ) + 2 Z ( ) Th H SThM! = = E" # éch q T L sh q T L $ r % T q T Th ch q T L ' ) ( * Interaction between Sample and tip ~20mV/K

Imagerie

Métrologie Thermique de Couches Minces : Méthode Photothermique Femtoseconde Stefan Dilhaire Groupe de Photothermique des Microsystèmes et Nanomatériaux

Principe

Métrologie thermique aux temps courts Temps de vols acoustique et thermique 1ks 1s 1ms tth=20min 1µs 1ns 1ps 1fs 0,1nm 1nm 1µm 1mm 1m Dimensions caractéristiques (R) D=5 10-6 m 2 /s vs=8nm/ps

Métrologie Thermique et loi de Fourier Faisceau laser e - Aluminium Réseau du film d Al

Métrologie Thermique et loi de Fourier 450 400 350 300 T e -T l 250 200 150 100 Domaine de validité du modèle de Fourier 50 0 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 Temps ps

Approche expérimentale: Stroboscopie picoseconde Ligne à retard 2 Sources Laser

Artefacts liés à la LAR 30 cm Variation de diamètre du faisceau sonde D L 20% pour 2ns Variation de pointé du faisceau sonde Vibrations mécaniques pompe TR = 13 ns 2 m

Echantillonnage optique hétérodyne

Echantillonnage optique hétérodyne

Echantillonnage optique hétérodyne

Echantillonnage optique hétérodyne

Echantillonnage optique hétérodyne

Température et Réflectivité

Température et Réflectivité

Température et Réflectivité

Température et Réflectivité

Température et Réflectivité

Température et Réflectivité

Température et Réflectivité

Température et Réflectivité

Température et Réflectivité

Banc de mesure Deux sources laser Asservissement de fréquence Synchronisation Détecteur grande bande passante

Réponse d un matériau composite

$)3%4-#$13#(%4*+514)*3%1$6)*)7,"$(/)4#8&) -./"+&$(%$ -.%&#*#&'( /'3/$ )*#"+&*, 445$%#,+$66 7'(8$!"#$%#&'( 0&1(*2 )'8"2&7*#&'( 9+'%"8,+$: 86&8$(#&=&%*#&'( -.%&#*#&'( -;,*#&'(: 8$:2*: %<*2$,+ )*#"+&*,!"#$%#&'( 0&1(*2!"#$%&%'()*+)*,$%,$("#"-*#.)$/(01)-2!"#"$%&#'(- './0#*$'1&",.!"#"$%&#'( &)'#$*+,'(!"#"$%&#'( 2/&*+,'(

!"#$%&'()*'+,-./'(-,#/0&-$%%'00'(1/(,2)"+-2/3 4$150'()*'+,-./'((67(8 9/21+-#:0'&()*'+,-./'&(!"#$%&'()**!"#$%&' ()'!*+,-'!" #$ %&'($)"!*&+,)-$+./##0+ 1&#./)0&)-" %0&1/. 2 &+" "3)/.$./0+ #$%"' +*#-.&+$%%'..'!*+%/+0'%/' #'!#'%0+/-.1+!' 2 #$ %&'($)" δ4.5 9'$+%!&)."&' 6'"1/7'"8)0&)-"?")0+!"8)0&)-"?&@%.'$. +,-&$.&$)**!:;&$./0+8!"8#$8)-$#"&'84<0&'/"'5!<0'1"8=,01,.'/;&"8=$&%%/"++"8!"%8/1>&#%/0+%!6'0>$=$./0+8$3/$#"8".8'$!/$#"8!"8#$8)-$#"&'8!$+%8#*,)-$+./##0+

!"#$%&'()*'+,-./'(-,#/0&-$%%'00'(1/(,2)"+-2/3 4$150'()*'+,-./'((67(8 9/21+-#:0'&()*'+,-./'&(!"#$%&'()*+),$)-.$,+#/ 012)/2)%3!"#$%&'()*+),$)9.$,+#/ 012)α2)53!"#$%&'"()*+,*+ -#./#0*12#$3*/ 4#$*/&56,+7)%.+/8&"#+7 :'*;,+)<.+/8&"#+)012)α2)53!"#$%&'"()*+4$5*"%*+,*+ -#./#0*12#$3*/ :'*;,+)<.+/8&"#+)012)/2)%3

!"#$%&'()#'*$%+,)+&*-%./+"012(*3"%'./!"#$%&'()&"*!()$3&(/ +,-&)()&"* +./()&"*0 #10%(0-2(%1/3 4$)1-)&"* 5&6*(%!"#"$%&#'(- './0#*$'1&",.!"#"$%&#'( &)'#$*+,'(!"#"$%&#'( 2/&*+,'( :;)< 7$8"*'10&98/%'&"**1%%10 #/09()$3&(/ )

!"#$%&'()#'*$%+,)+&*-%./+"012(*3"%'./!"#$%&'()&"*!()$3&(/ +,-&)()&"* +./()&"*0 #10%(0-2(%1/3 4$)1-)&"* 5&6*(%!"#"$%&#'(- './0#*$'1&",.!"#"$%&#'( &)'#$*+,'(!"#"$%&#'( 2/&*+,'( taux de répétition, rayon du laser... Conductivité, Capacité, Résistances... :;)< n, dn/dt... ) 7$8"*'10&98/%'&"**1%%10 #/09()$3&(/

!"#$%&%'&()*+,%&-.&*)-%&-/%0(#,1,#)'2 344%,$ (.*.51,#4$ &'()*(+),-.!/!.'01*2/3)4*5)6!'3)-'0()*$7/8,*()*49#9!.!.'0*:;*&<=% "#$!% 74/.0*(+.6#8>3.'0*#'6#)1*?*#).@0)*()*A.4/- B* C9#'03)*.6#8>3.'00)>>)*(8*6/!94./81*(9-4'.33/0-)*!D)46.E8)* /F)-*80*!)6#3*-/4/-!94.3!.E8) 7$!%! C9#'03)*5.0/>)1*-'0F'>8!.'0*!)6#'4)>>)*(8*!4/.0*(+.6#8>3.'0* #'6#)*/F)-*>/**49#'03)**.6#8>3.'00)>>)*(8*6/!94./8* G.*H!#3*()*(9-4'.33/0-)I*!/8,*()*49#9!.!.'0 J55)!3*-868>/!.53*!

!"#$%&%'&()*+,%&-.&*)-%&-/%0(#,1,#)'2 344%,$ (.*.51,#4$!!"#$%&'()*+,$(-$)&'./$,''''''' )"#$%&',(*($-++*$)&!0,.*1&'2&'3*.4*1&5'*116,' */')"#$%&'()*+,$(-$)&!0,.*1&'2&':-/)$&)5'*116,' */')"#$%&',(*($-++*$)& 7"(")-28+& 9:-/)$&);

!"#$%&'()#'*$%+,)+&*-%./+"012(*3"%'./!"#$%&'()&"*!()$3&(/ +,-&)()&"* +./()&"*0 #10%(0-2(%1/3 4$)1-)&"* 5&6*(%!"#"$%&#'(- './0#*$'1&",.!"#"$%&#'( &)'#$*+,'(!"#"$%&#'( 2/&*+,'( 789): )

!"#$%&'()('"**%'*+"'%&'(,- 86/1.3+)9)+6:!"#$%%&'()*$"+#,#-.#/$)01.2#34$"5.*."+2#-.#+.*%6&$+7&. A6+.3+)'": ;6+6&'-<". =$2#-.#*'-71$+)'"#")#-.# -6+.3+)'"#2<"34&'". >)5"$1#-6+.3+6:#>?+@

!"#$%&'()#'*$%+,)+&*-%./+"012(*3"%'./!"#$%&'()&"*!()$3&(/ +,-&)()&"* +./()&"*0 #10%(0-2(%1/3 4$)1-)&"* 5&6*(%!"#"$%&#'(- './0#*$'1&",.!"#"$%&#'( &)'#$*+,'(!"#"$%&#'( 2/&*+,'( 789): )

!"#$%&'&()%&*$+"#+,)-)./%-#0 12#-.*,230&45#0

!"#$%$&'#$()*+,&*"'-'%.#-,& /-$)0$",*+,*1'*%2#3(+,!"# 8+!"#$%#&!$%'($'!)*+,('$-#.%)/$+0,('$0'!,'%$1&+!0%"10)&+'02.&%)3"$'4'(5,)6$' 6$'#,%,/70%$!'65,8"!0$/$+0'()9%$!':#,%,/70%$!'4')6$+0);)$%9!"#$%&''$($)*+$)+,"-.$+/$+012%&-+/$+%1+-"'&),$+*3$-(.45$+$617*$8 :+#$7*$5-+/$+'1-1(;*-$,+%.<-$,+=+./$)*.>.$-+8+,2,*;($+(1*-.7.$%

!"#$%$&'#$()*+,&*"'-'%.#-,& /01')#$22()*3#4+$3!" #$ '!" -./0.12 ' #$ -.30.12 %$&"'()*$+,' ' %$'"'( -.4/5.12 #,67)*8). #$ ' #,67)*8) -.. 7'2$9$1:$1$!

!"#$%$&'#$()*+,&*"'-'%.#-,& /,)&$0$1$#2 3'-'%2#-$45,

!"#$%$&'#$()*+,&*"'-'%.#-,& /0,1& "'-'%.#-,&*$+,)#$2$'31,&*4!"#"$%&'($")*+%,%-./(0%!"#$%&%'%()*+,-,..)(-%/0"!"#"$%&'($")*+%,%-./( 1%')/$&+%-./ 7'8%8&"2$/(9):0%!*23.$&%4%&'(&5/+6%-./( 1%')/$&+%-./!*23.$&%4%&'(&5/+6%-./(0% 7'8%8&"2$/(0%:1%')/$&+%-./ 1".+$*2$3

!"#$%$&'#$()*+,&*"'-'%.#-,& /-(01.%, +,*2(--31'#$()!"#$%&"#'"()*$%&+!"#$%&"#'"()*$%&+ :4.7*3-' 8.22&?3* :"#/3$%&@&%0' %4*-8&?3* :4.7*3-' 8.22&?3* :"#/3$%&@&%0' %4*-8&?3*,-.#/*'01.&22*3-'/*'$"3$4*5!.&(7*'01.&22*3-'/*'$"3$4*5!6732&*3-2'8&#&8382'1"22&(7*2'9:4*8&#;!:"--07.%&"#'/*2'<'1.-.8=%-*25'1732&*3-2' 2"73%&"#2!>&#&838'3#&?3*!:"317*'/*'2"73%&"#'3#&?3*

!"#$%$&'#$()*+,&*"'-'%.#-,& /0&12#'# +3("#$%$&'#$()!"#$%&'()*+,$-%./"/01+%)&/#2'(/,$-%./"*)&-(+/!/&1*"3*4 5+*)6-789:;!/&1*"3*4

!"#$%$&'#$()*+,&*"'-'%.#-,& /0&12#'# +3("#$%$&'#$() Conductivités identifiées (W/m/K) Conductivités de la littérature* (W/m/K) 70 90-130 2,8 1,2-1,5 Résistances identifiées (K/W/m 2 ) Chaleur massique identifiée (J/Kg/K) 6e-9 8e-9 Chaleur massique de la littérature* (J/Kg/K) 720 700!"#$%&'#()*+#,,'-,

!"#$%$&'#$()*+,&*"'-'%.#-,& /0&12#'# +3("#$%$&'#$() Conductivités identifiées (W/m/K) Conductivités de la littérature* (W/m/K) 70 50-65!"#$%&'%("&)"*+"!"#$%&"'(%)*",-+"./01.23/445"66"7890:";"