מאמר שיטה

ציפוי מיקרו-הדמיה תרמית ברזולוציה גבוהה באמצעות אירופיום Chelate פלורסנט

DOI:

10.3791/53948

⸱

16 באפריל 2017

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Materials Science Division, Argonne National Laboratory, 2Department of Physics, University of Illinois at Chicago, 3Department of Physics, CUNY Queens College, 4Center for Nanoscale Materials, Argonne National Laboratory, 5Department of Physics, University of Northern Iowa, 6Institute for Materials Science, University of Tsukuba

במאמר זה

סיכום

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

יש אירופיום thenoyltrifluoroacetonate (EuTFC) קו הארה אופטית ב 612 ננומטר, אשר יעילות ההפעלה פוחתת מאוד עם הטמפרטורה. אם מדגם מכוסה מעטה דקה של חומר זה הוא-צלם מייקרו, 612 עוצמת התגובה הזורחת ננומטר ניתנת להמרת מפה ישירה של טמפרטורת פני מדגם.

תקציר

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

התקנים מיקרו-אלקטרוני קרובים עוברים לחימום עצמי משמעותי כאשר מוטה לתנאי ההפעלה הטיפוסיים שלהם. מאמר זה מתאר טכניקה מיקרו הדמיה אופטית נוח אשר ניתן להשתמש בהם כדי למפות ולכמת התנהגות כזו. יש thenoyltrifluoroacetonate אירופיום (EuTFC) קו הארה 612 ננומטר אשר יעילות ההפעלה יורד חזק עם הגדלת הטמפרטורה, בשל T אינטראקציות תלויי בין האיחוד האירופי 3+ יון ואת מתחם chelating אורגני. חומר זה עשוי להיות מצופה בקלות על משטח מדגם ידי סובלימציה תרמי בוואקום. כאשר הציפוי הוא נרגש עם אור אולטרה סגול (337 ננומטר) דימוי-מיקרו אופטי של 612 התגובה זורח ננומטר ניתן להמיר ישירות לתוך המפה של טמפרטורת פני מדגם. טכניקה זו מציעה רזולוציה מרחבית מוגבלות רק על ידי אופטיקה מיקרוסקופ (כ 1 מיקרון) ורזולוצית זמן המוגבלת על ידי המהירות של המצלמה המועסקת. הוא מציע את היתרונות הנוספים של היחידהדורש ציוד פשוט יחסית ולא מיוחד, ולתת בדיקה כמותית של טמפרטורה מדגמת.

מבוא

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מכשירים אלקטרוניים רבים עוברים לחימום עצמי חזק כאשר מוטה חשמלי לתנאי ההפעלה הרגילים שלהם. זוהי בדרך כלל עקב שילוב של מוליכות תרמית נמוכה (כגון מוליכים למחצה) וצפיפות פיזור הספק גבוה. יתר על כן, במכשירים עם התנגדות חשמלית דמוי מוליכים למחצה (כלומר עם ∂ρ / ∂ T <0) זה כבר זמן רב ידוע כי קיימת אפשרות של בריחה תרמית מקומי בתנאים מסוימים הטיית 1, 2, שבה תזרימי הטיה הנוכחי לא באופן אחיד דרך המכשיר, אלא נימים דקיקים אשר משויכים עצמי חימום מקומי מאוד, בדרך כלל בסולם של מיקרון.

הבנת פי....

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. הכנת המדגם עבור ציפוי

הערה: במידת האפשר, להסיר כל זיהום אורגני מפני השטח של המדגם להיות צילמו תרמית. כל זיהום כזה עלול להגיב עם סרט EuTFC שהופקד ולשנות בתגובה הזורחת שלה, גרימת חפצים התלויים במיקום בתמונות התרמית וכתוצאה מכך. זו היא בעלת חשיבות מיוחדת עם דגימות עם אלקטרודות משטח Au, אשר נוטה למשוך זיהום אורגני מהאטמוספרה. לסלק את כל החלקיקים או אבק יושב על משטח מדגם בעת ובעונה אחת, שכן אלו עלולים לגרום חפצים גם. המחברים ממליצים על המהלכים הבאים:

  1. הפכו חיבורי מתח וזרם ל....

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

דוגמא תצורת מדידה טיפוסית לביצוע הניסוי הזה בטמפרטורות אמבטית קריוגני מוצגת באיור 1 א, בעוד עקומה אופיינית 612 עוצמת תגובה זורחת ננומטר לעומת הטמפרטורה זממה באיור 1b.

איור 2 מציג דוגמה של תמונות תרמית אופיינית של חימום עצמי מקור THz Bi 2 האב 2 CaCu 2 O 8,.......

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

כפי שהוכח על ידי התוצאות שלנו, את הטכניקה המתוארת במאמר זה מניבה תמונות תרמיות ברזולוציה גבוהה של microdevices, עם רגישות טובה ושימוש בציוד מיקרוסקופיה אופטי פשוט בלבד. היתרונות של יחסי טכניקה זו לשיטות חלופיות (אשר יידונו להלן) הם חזקים על כ 250 K ומטה, כלומר היישומים החשובים ביותר שלה הם ללימוד העצמי החימום של מכשירים אשר נועדו לפעול בטמפרטורות אמבטית קריוגני. אלה כוללים קלטות נוכחיות מוליכים (שם התגרענות להרוות היא עניין הנדסי מפתח), מוליכי למחצה להקה-צרי פער עבור זיהוי אופטי, .......

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

למחברים אין מה לחשוף.

תודות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

העבודה במעבדה הלאומית ארגון מומנה על ידי משרד האנרגיה, המשרד למדעי האנרגיה הבסיסיים, תחת חוזה מס'. DE-AC02-06CH11357, המממן גם את המרכז של ארגון לחומרים ננומטריים (CNM) שבו בוצעה הדפוס של BSCCO mesa. אנו מודים ל-R. Divan ול-L. Ocola על עזרתם בייצור הדגימות.

....

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
אבקת Europium thenoyltrifluoroacetonateSigma-Aldrich176494-1Gידוע גם בשם Europium tris[3-(trifluoromethylhydroxymethylene)-(+)-camphorate]
מנורת קשת קצרה כספית עם מוביל אור גמישLumen DynamicsX-Cite Exacteמקור אור כולל קשתית פנימית וחיישן פוטו למשוב עוצמת פלט.
מצלמת CCD מקוררת פלטיירPrinceton InstrumentsPIXIS 10241,024 x 1,024 פיקסלים, רזולוציה של 16 סיביות
מסנן מעבר פס 610 ננומטרEdmund Optics65-164Passband יש CWL 610  ננומטר, FWHM 10 ננומטר
500 ננומטר מסנן מעבר קצראדמונד אופטיקה84-706OD4 בפס עצירה
קריוסטט זרימת הליום עם חלון אופטיאוקספורד אינסטרומנטסMicrostatHe2
גריז ואקום גבוהדאו קורנינג
מקור זרם דיגיטליקית'לידגם 2400מקור זרם ומתח הניתן לשליטה במחשב
דיגיטלי מד מתחהיולט-פקארד דגם 34420Aננו-וולט דיגיטלי זמין כעת כ-Agilent דגם 34420A

מקורות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Ridley, B. K. Specific Negative Resistance in Solids. Proc. Phys. Soc. 82, 954-966 (1963).
  2. Lueder, H., Spenke, E. Über den Einfluß der Wärmeableitung auf das elektrische Verhalten von temperaturabhängigen Widerständen. Physikalische Zeitschrift. 36, 767-773 (1935).
  3. Haugen, O., et al. High Resolution Thermal Imaging of Hotspots in Superconducting Films. IEEE Trans. Appl. Supercond. 17, 3215-3218 (2007).
  4. N....

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

מאמרים קשורים