عالية الدقة الحراري مايكرو التصوير عن طريق اليوروبيوم كلات الفلورسنت الطلاء

الهدف العام من تقنية الفحص المجهري هذه هو قياس التسخين الذاتي في الأجهزة الإلكترونية الدقيقة التي تعمل في درجات حرارة القاعدة المبردة. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في مجال هندسة شريط التيار فائق التوصيل بدرجة حرارة عالية ، مثل كيفية نواة عمليات التبريد وانتشارها. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أنها تعطي قياسا مباشرا لدرجة حرارة سطح العينة بدقة مكانية تبلغ ميكرون واحد تقريبا.

سيوضح الإجراء يانغ هاو ، طالب دراسات عليا في مجموعة الموصلية الفائقة والمغناطيسية ANL. لبدء هذا الإجراء ، قم بإجراء توصيلات التيار والجهد بالأجهزة الموجودة على العينة استعدادا لطلاء الأغشية الرقيقة ، حيث قد تؤدي هذه الخطوات إلى تلوث يجب إزالته قبل الطلاء. نظف العينة في 100٪ الأسيتون في حمام بالموجات فوق الصوتية لمدة 15 ثانية.

دون السماح للعينة بالجفاف ، قم بتنظيفها في كحول الأيزوبروبيل بنسبة 100٪ في حمام بالموجات فوق الصوتية لمدة خمس ثوان. ثم قم بتفجير العينة حتى تجف باستخدام مسدس النيتروجين. إذا أمكن ، قم بتنظيف أي بقايا عضوية متبقية من سطح العينة ، باستخدام رماد بلازما الأكسجين لمدة 60 ثانية.

بعد ذلك ، انقع مصدر التسامي في الأسيتون لإزالة أي بقايا ذائبة من europium TFC ، لأنها ستؤثر سلبا على خصائص الفيلم الجديد. بعد ذلك ، اشطف القارب بكحول الأيزوبروبيل ، مما يسمح له بالجفاف تماما قبل إضافة مسحوق Europium TFC. بعد إزالة مسحوق Europium TFC من التخزين ، قم بطحنه جيدا باستخدام ملاط العقيق والمدقة لإزالة أي كتل مرئية.

بعد ذلك ، قم بتثبيت حامل العينة ومصدر التسامي في نظام طلاء فراغ بحيث تكون العينة على بعد حوالي 100 ملم فوق قارب المصدر مباشرة. قم بتوصيل سخان القارب المصدر إلى تغذية الفراغ المرتبطة بها. املأ قارب المصدر ما يقرب من الثلثين ممتلئا ب 0.2 جرام من مسحوق TFC اليوروبيوم المطحون.

قم بتركيب العينة رأسا على عقب ، فوق قارب المصدر مباشرة ، ويفضل استخدام نقاط لاصقة. لتقليل تعرض سطح العينة ومسحوق Europium TFC للغلاف الجوي ، ابدأ في إخلاء غرفة الترسيب باستخدام مضخة دوارة في أسرع وقت ممكن. الآن ، قم بضخ حجرة الترسيب إلى ثلاثة في عشرة أس سالب خمسة مللي بار أو أقل ، باستخدام مضخة جزيئية توربينية.

بعد ذلك ، قم ببرمجة جهاز مراقبة سمك البلورة لقراءة كثافة فيلم تبلغ 1.50 جرام لكل سنتيمتر مكعب. قم بتطبيق 0.5 واط من الطاقة على سخان القارب المصدر لتسخين المصدر برفق حتى يبدأ europium TFC في التسامي. اضبط طاقة السخان للحفاظ على معدل ترسيب من ستة إلى سبعة نانومتر في الدقيقة.

بعد 200 نانومتر من ترسيب الفيلم ، قم بإيقاف تشغيل الطاقة عن المصدر. بمجرد أن يصل معدل الترسيب المشار إليه بواسطة جهاز مراقبة السماكة إلى الصفر ، قم بتنفيس الغرفة بغاز النيتروجين الجاف. بعد إزالة العينة من الغرفة ، قم بحمايتها على الفور من الضوء وبخار الماء عن طريق تخزينها في حاوية مقاومة للضوء في مجفف فراغ.

في هذه المرحلة ، ضع فقاعة من الشحوم المفرغة على مرحلة عينة ناظم البرد المركزية ، قطرها حوالي ملليمتر إلى ملليمترين. إذا كانت ركيزة العينة موصلة كهربائيا ، فقم بعزلها عن المسرح عن طريق وضع ورقة 10 ميكرون من مايلر فوق الشحوم ونقطة ثانية مماثلة من الشحوم أعلى ورقة مايلر. اضغط على العينة لأسفل فوق الشحم باستخدام ملاقط لتطبيق القوة على زاويتين متقابلتين قطريا في وقت واحد.

بعد ذلك ، قم بتثبيت العينة في مكانها عند زاويتين باستخدام مسامير نحاسية ومشابك نحاسية من البريليوم. قم بإجراء أي توصيلات كهربائية ضرورية من العينة إلى أسلاك ناظم البرد ، مع الحرص على عدم السماح للتلوث بالهبوط على فيلم Europium TFC. قم بتركيب الدرع الحراري ونافذة الميكروسكوب البصرية.

قم بتغطية النافذة البصرية لناظم البرد بقطعة من رقائق الألومنيوم لمنع تبييض europium TFC عن طريق الإضاءة المحيطة في الغرفة. بعد ذلك ، قم بتبريد ناظم البرد إلى درجة حرارة الحمام ذات الأهمية وإخلاء مساحة العينة بمضخة جزيئية توربينية. لجمع بيانات الصورة الحرارية ، قم بتثبيت مرشح تمرير قصير بطول موجة قطع 500 نانومتر في مسار بصريات الإضاءة.

بعد ذلك ، قم بتثبيت مرشح تمرير النطاق بطول موجي مركز نطاق تمرير 610 نانومتر وعرض كامل 10 نانومتر بنصف الحد الأقصى في مسار بصريات التجميع. بعد السماح لمصدر الضوء بالتسخين وتبريد الكاميرا ، قم بإضاءة العينة ، ومحاذاة المجهر وتركيزه على المنطقة التي تهمك. بعد ذلك ، قم بتجميع صورة مرجعية مع عدم وجود تيار مطبق على العينة.

قم بتطبيق التحيز الكهربائي على العينة واجمع صورة في ظل نفس ظروف التعريض الضوئي مثل المرجع. ثم احسب نسبة شدة العينة والصور المرجعية. كرر الخطوة السابقة لجميع شروط التحيز ذات الأهمية مع الحفاظ على درجة حرارة الحمام ثابتة.

ثم كرر العملية برمتها لجميع درجات حرارة الحمام ذات الأهمية. أخيرا ، قم بجمع صفر صور مرجعية حالية مطبقة كافية لتغطية نطاق درجة الحرارة الكامل ذي الاهتمام. تكشف الصور الحرارية النموذجية للتسخين الذاتي في مصدر abisco 2212 تيراهيرتز عن نقطة ساخنة موضعية حيث يؤدي التسخين الذاتي المحلي إلى ظهور خيوط ذاتية الاستدامة للتيار يتدفق عبر الجهاز في اتجاه المحور c.

عرض خاصية الجهد الحالي للميسا عند درجة حرارة حمام 25 كلفن هنا. يحتوي هذا على قفزات هستيرية مرتبطة بنوي النقطة الساخنة عند حوالي 11 مللي أمبير ومع قفز النقطة الساخنة من نهاية قطب الميسا إلى الطرف المقابل ، بين 40 و 60 مللي أمبير. تظهر هنا المقاطع العرضية الطولية لدرجة حرارة سطح ميسا في ظل ظروف انحياز مختلفة.

الخطوط المرئية على حواف الميسا والقطب الكهربائي هي قطع أثرية ناتجة عن الانعكاس عن أسطح الجدار الجانبي شبه الرأسي. تظهر هنا صورة مضيئة بحجم 612 نانومتر تم فيها تسامي الفيلم باستخدام europium TFC التي تحتوي على كتل بحجم المليمتر. يتم هنا عرض عينة تبلور طلاء Europium TFC في مجالات بعد 16 ساعة عند 150 كلفن ، مما أدى إلى استجابة مضيئة غير متساوية وصاخبة.

بمجرد إتقانها ، يمكن إجراء هذه التقنية في غضون ثلاث إلى أربع ساعات إذا تم إجراؤها بشكل صحيح. أثناء محاولة هذا الإجراء ، من المهم أن تتذكر تجنب تلويث سطح العينة بأي شكل من الأشكال. باتباع هذا الإجراء ، يمكن إجراء طرق أخرى مثل التصوير الحراري عالي السرعة من أجل دراسة ظواهر إضافية مثل تذبذب النقطة الساخنة وأنماط التنفس.

بعد تطويرها ، مهدت هذه التقنية الطريق للباحثين في مجال ليزر التيراهيرتز فائق التوصيل عالي الحرارة لاستكشاف تكوين الخيوط الحالية في تقاطعات بيسكو جوزيفسون المكدسة. بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية إعداد جهاز صغير بحيث يمكن قياس خصائص التسخين الذاتي مباشرة. لا تنس أن الاتحاد الأوروبي (TFC) مادة ضارة بشكل معتدل ويجب دائما اتخاذ الاحتياطات ، مثل تجنب استنشاق مسحوق الاتحاد الأوروبي (TFC) وارتداء القفازات لتجنب ملامسة الجلد ، أثناء تنفيذ هذا الإجراء.