Thermal conductivity measurements of thin films at high temperature modulated photothermal radiometry at LNE

Abstract

A new metrological facility devoted to the thermal conductivity measurements up to 1000 °C for thin films (from few tens nanometers to few micrometers thick) deposited on substrate has been recently designed at LNE. Its measurement principle is based on the infrared modulated photothermal radiometry technique (MPTR). This device has been applied to the thermal characterization of industrially relevant chalcogenide thin films (Ge2Sb2Ti5) up to 400 °C. This work, performed in the frame of the European joint research project “Thin Films,” seeks to improve the traceability to the International System of Units (SI) as well as the reliability of this type of measurements at sub‐micrometer scale.

Uncertainty assessment for measurements performed in the determination of thermal conductivity by scanning thermal microscopy

“…The expression 'traceability to the SI' means metrological traceability to a measurement unit of the SI [16]. Among the techniques listed above, only thermal diffusivity measurement by photothermal radiometry has been investigated from a metrological point of view [18,19]. SThM and its derivatives [20,21] are essentially used for relative studies by imaging.…”

Photothermal radiometry parametric identifiability theory for reliable and unique nondestructive coating thickness and thermophysical measurements

“…Since it was first introduced in 1979, 1 PTR has been applied to the measurement of thermophysical and optical properties of materials such as thermal diffusivity, thermal conductivity, and optical absorption coefficient. [2][3][4][5][6][7] The quantification of thermal and optical parameters is usually achieved by fitting experimental data to a theoretical model, and measurements depend on the type of laser source (frequency-modulated or pulsed PTR) and material structures (layered or bulk). The accuracy of the fitted parameters is judged by the goodness of fit.…”

Кинетика Затухания Теплового Излучения Поверхностных Слоев Углеродных Материалов При Импульсном Лазерном Возбуждении

“…Например, в работах [3][4][5] рассматривается разновидность метода инфракрасной эмиссионной спектроскопии -метод индуцированного лазером теплового излучения (LITE, laser-induced thermal emission), в котором исследуемый материал нагревается лазерным излучением, и спектр теплового излучения содержит информацию о химическом составе материала. Следует также упомянуть группу методов под общим названием фототермическая радиометрия (PTR, photo-thermal radiometry) [6][7][8][9][10][11][12][13][14][15], в которых оптическое (лазерное) излучение создает относительно небольшой (порядка десятков градусов) локальный нагрев исследуемого материала, и это изменение температуры фиксируется по тепловому излучению в инфракрасной области спектра. В методах PTR обычно используют импульсные или модулированные лазерные источники (соответственно речь идет о методах импульсной или модулированной PTR).…”

“…В методах PTR обычно используют импульсные или модулированные лазерные источники (соответственно речь идет о методах импульсной или модулированной PTR). Например, в литературе рассматриваются применения PTR для измерения параметров теплопроводности материалов [8][9][10][11], для измерения температуры образцов [13][14][15].…”