ASOPS 成像係統/ 異步光采樣 成像係統-neta Jax

ASOPS 成像係統/異步光采樣成像係統

有電子零件的小型化和薄型化一直是當今時代的趨勢。然而，納米科學和納米技術在 60 年代仍然是科幻小說，1974 年首次使用納米技術這個(ge) 詞。同時，原子力顯微鏡 (AFM) 和掃描聲學顯微鏡 (SAM) 被開發出來。今天，納米技術代表著巨大的投資——甚至來自政府——以及價(jia) 值數千億(yi) 歐元的市場。

納米尺度的無損檢測是這裏的目的。超聲波廣泛用於(yu) 航空工業(ye) 或醫學超聲檢查。在這種情況下達到的空間分辨率大約是毫米，當我們(men) 談到納米技術時，這已經是一百萬(wan) 倍了。

SAM 係統得益於(yu) MHz/GHz 超聲波的更高清晰度，市場上發現的小軸向分辨率低於(yu) 微米。

納米還需要再低 2 到 3 個(ge) 數量級，這要歸功於(yu) 太赫茲(zi) 超聲波。這些頻率不能用標準傳(chuan) 感器產(chan) 生，這就是 異步光學采樣 (ASOPS) 係統配備超快激光器的原因。

ASOPS 成像係統/ 異步光采樣成像係統-neta Jax是市麵不多的工業(ye) 成像 ASOPS 係統。

ASOPS 成像係統/ 異步光采樣成像係統-neta Jax国产欧美在线原理：

當激光擊中表麵時，大部分能量被外層原子吸收並轉化為(wei) 熱量而不會(hui) 損壞樣品（圖 2），從(cong) 而導致瞬態熱彈性膨脹和超聲波發射。探頭的選擇對於(yu) 保持時間和空間分辨率盡可能低也很重要，這就是為(wei) 什麽(me) 使用另一種超快激光器作為(wei) 探頭的原因（圖 3）

超聲波通過薄膜以每皮秒幾納米的速度傳(chuan) 播，並且在遇到不同介質時會(hui) 部分或完全反彈回表麵。

探測激光聚焦在表麵，當超聲波回擊表麵時，反射率會(hui) 隨著時間局部波動。檢測反射率的變化並將其作為(wei) 原始數據存儲(chu) 到計算機中。該技術通常被稱為(wei) 皮秒超聲波，它是由 Humphrey Maris 在 80 年代中期在美國布朗大學開發的。

很多技術能夠能夠執行皮秒超聲波的技術，但異步光采樣是新的發展，也是執行完整測量快速的技術。這裏的訣竅是與(yu) 泵的頻率相比，探針激光的頻率略微偏移（圖 4）。兩(liang) 個(ge) 激光器由一個(ge) 單獨的電子單元同步。探頭在泵後稍稍到達，這種延遲會(hui) 隨著時間的推移而延長，直到整個(ge) 采樣結束。

薄膜對泵激發的彈性響應太快而無法實時測量。您必須人為(wei) 地延長時間並重建探頭的信號。

上述措施是針對一個(ge) 點的。使用能夠執行皮秒超聲波的更標準的儀(yi) 器，這將需要幾分鍾。在 ASOPS 中，測量時間不到一秒鍾。這意味著通過簡單地逐點掃描整個(ge) 表麵（圖 5），您將在幾分鍾內(nei) 獲得所研究機械參數的完整地圖。

厚度測量

例如，如果您對薄膜的厚度感興(xing) 趣，您可以通過測量樣品表麵超聲兩(liang) 次回波之間的時間輕鬆檢索準確值（圖 6）。

直到近期，進行這些測量所需的設置是在一個(ge) 光學實驗室中發現的，該實驗室有一個(ge) 裝滿鏡子和透鏡的大型蜂窩狀桌子。盡管結果可觀，但安裝時間和可重複性通常是主要問題。

希望該技術現在可供那些隻想專(zhuan) 注於(yu) 測量樣品的機械性能而不是照顧所有光學部件的非專(zhuan) 業(ye) 人士使用。這種創新和複雜設備的工業(ye) 化使人們(men) 可以輕鬆訪問新信息。

由於(yu) 準時測量需要幾毫秒，因此可以輕鬆地測量整個(ge) 樣品表麵並獲得完整的厚度映射。

在下麵的示例中（圖 7），樣品由 500 µm 矽襯底和 255 nm 濺射鎢單層組成。掃描表麵約為(wei) 1.6 mm x 1.6 mm，XY 方向的橫向分辨率為(wei) 50 µm，總共 999 個(ge) 點。

ASOPS 成像係統/ 異步光采樣成像係統-neta Jax係統圖片

表麵上突出顯示了一個(ge) 大劃痕，但平均厚度仍保持在 250 nm 範圍內(nei) 。測量總時間不到 10 分鍾，可與(yu) 使用一個(ge) 激光和機械延遲線（零差係統）的單點測量相媲美。

到目前為(wei) 止，生產(chan) 管理行業(ye) 的国产欧美在线隻是零差儀(yi) 器執行皮秒超聲波測量，將表麵的全掃描減少到僅(jin) 在整個(ge) 晶圓上檢查的極少數點。

我們(men) 剛剛看到單層薄膜厚度測量非常簡單。如果您要處理多個(ge) 層，則原始數據的讀取要複雜得多。但是，可以對樣本進行建模，並將模擬信號與(yu) 實際測量值進行比較，並具有令人難以置信的擬合度。

ASOPS 成像係統/ 異步光采樣成像係統-neta Jax国产欧美在线特點：

係統使用獲得zuanli的光聲技術設計無損測量係統。

源自 CNRS 和波爾多大學的技術轉讓，它依靠激光、材料和聲波之間的相互作用實驗超精密材料物性，薄膜厚度檢測

係統使用無接觸，無損光學測量。運用激光產(chan) 生100GHz以上超高頻段超聲波，以此檢測獲得材料諸如厚度，附著力，界麵熱阻，熱導率等。

国产欧美在线尤其適測量從(cong) 幾納米到幾微米的薄層，無論是不透明的（金屬、金屬氧化物和陶瓷），還是半透明和透明的。 這種全光學無損檢測技術（without contact, no damage, no water, no Xray）不受樣品形狀的影響。

国产欧美在线適用精度可以達 1nm to 30 microns , Z軸分辨率為(wei) 亞(ya) 納米

於(yu) 此同時，係統提供附著力、熱性能（納米結構界麵熱阻）測量分析

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多物理場

當你和幾位薄膜專(zhuan) 家聊天時，他們(men) 都會(hui) 統一告訴你：

• 厚度是一個(ge) 關(guan) 鍵參數

• 粘連始終是個(ge) 問題

• 無損測量是一個(ge) 很好的改進

• 越快越好

• 成像很棒

在行業(ye) 中，無論您是在顯示器領域還是在半導體(ti) 領域工作，厚度和附著力都是製造過程中所有步驟的主要關(guan) 注點。皮秒超聲波技術已經用於(yu) 晶圓檢測，這表明其成熟度和保密性。

附著力測量的標準程序僅(jin) 適用於(yu) 扁平和大型樣品，它們(men) 具有破壞性。對於(yu) 3D 樣品，如果您想檢查非常小的表麵上的附著力，激光是解決(jue) 方案。現在可以在製造過程的每個(ge) 步驟中在線驗證整個(ge) 樣品的附著力。

現在學術界有不同的關(guan) 注點，對原子尺度物質行為(wei) 的理解也越來越深入。

ASOPS 係統可以超越皮秒超聲波——如果我們(men) 堅持厚度和附著力，它已經是一個(ge) 很好的信息來源——並且可以從(cong) 原始數據中獲得更多信息，例如熱信息或關(guan) 鍵機械參數。

導熱係數

導熱係數是表示材料導熱能力的參數。

薄膜、超晶格、石墨烯和所有相關(guan) 材料在晶體(ti) 管、存儲(chu) 器、光電器件、MEMS、光伏等国产成人在线观看免费网站中具有廣泛的技術意義(yi) 。在許多這些国产成人在线观看免费网站中，熱性能是一個(ge) 關(guan) 鍵的考慮因素，促使人們(men) 努力測量這些薄膜的熱導率。薄膜材料的熱導率通常小於(yu) 其大塊材料的熱導率，有時甚至非常顯著。

與(yu) 塊狀單晶相比，許多薄膜含有更多的雜質，這往往會(hui) 降低熱導率。此外，由於(yu) 聲子泄漏或相關(guan) 相互作用，即使是原子級完美的薄膜也有望降低熱導率。

使用脈衝(chong) 激光是測量薄材料熱導率的眾(zhong) 多可能性之一。時域熱反射率 (TDTR) 是一種可以測量材料熱性能的方法。它甚至更適用於(yu) 薄膜材料，與(yu) 散裝的相同材料相比，薄膜材料的性能差異很大。

激光引起的溫度升高可以寫(xie) 成：

其中 R 是樣品反射率，

Q是光脈衝(chong) 能量，

C是單位體(ti) 積的比熱，

A是光斑麵積，

ζ是光吸收長度，

z 是進入樣本的距離

光電探測器測得的電壓與(yu) R的變化成正比，由此可以推導出熱導率。

在某些配置中，將探針射在樣品底部（圖 8）或反之亦然，以便從(cong) 樣品的一側(ce) 或另一側(ce) 獲得更準確的信號，這可能很有用。

表麵聲波測量

當泵浦激光撞擊表麵時，產(chan) 生的超聲波實際上是由兩(liang) 種不同的波模式組成的，一種在本體(ti) 中傳(chuan) 播，稱為(wei) 縱向（見圖 2），另一種沿表麵傳(chuan) 播，稱為(wei) 瑞利模式。

在工業(ye) 中，表麵聲波 (SAW) 的檢測用於(yu) 檢測和表征裂紋。

表麵波對表麵塗層的存在和特性非常敏感，即使它們(men) 比波的穿透深度薄得多。

楊氏模量可以通過測量表麵波的速度來確定。

表麵波在均勻各向同性介質中的傳(chuan) 播速度 c 與(yu) ：

• 楊氏模量 E，

• 泊鬆比 ,

• 密度

由以下近似關(guan) 係

當使用工業(ye) ASOPS 係統對 SAW 進行測量和成像時，泵浦激光器是固定的（圖 8）並且總是擊中同一個(ge) 點。由於(yu) 儀(yi) 器中安裝了掃描儀(yi) ，探頭正在測量泵浦激光器周圍的信號。

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