Artigo de método

High-resolution Micro-imagem térmica Usando európio quelato luminescentes Coatings

DOI:

10.3791/53948

⸱

16 de abril de 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

Neste artigo

Resumo

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

thenoyltrifluoroacetonate európio (EuTFC) tem uma linha de luminescência óptica a 612 nm, cuja eficiência de activação diminui fortemente com a temperatura. Se uma amostra revestida com uma película fina desse material é micro-fotografada, a 612 nm, a intensidade da resposta luminescente pode ser convertido em um mapa directa da temperatura da superfície da amostra.

Resumo

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

dispositivos micro-electrónicos frequentemente sofrem significativa auto-aquecimento, quando pressionado para as suas condições de funcionamento típicas. Este documento descreve uma técnica de micro-imagem óptica conveniente que pode ser utilizado para mapear e quantificar tal comportamento. Thenoyltrifluoroacetonate európio (EuTFC) tem uma linha de luminescência 612 nm cuja activação eficiência cai fortemente com o aumento da temperatura, devido a interacções dependentes de T entre a Eu3 + de iões e o composto quelante orgânico. Este material pode ser facilmente revestida sobre a superfície de uma amostra por sublimação térmica em vácuo. Quando o revestimento é animado com luz ultravioleta (337 nm) de um micro-imagem óptica da resposta luminescente nm 612 pode ser convertido directamente num mapa da temperatura da superfície da amostra. Esta técnica oferece resolução espacial limitada apenas pelo sistema óptico do microscópio (cerca de 1 mron) e resolução de tempo limitado pela velocidade da câmara empregue. Ele oferece as vantagens adicionais de únicaque requer equipamento relativamente simples e não-especializado, e que dá uma sonda quantitativa da temperatura da amostra.

Introdução

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

Muitos dispositivos eletrônicos sofrem forte auto-aquecimento quando eletricamente inclinado às suas condições normais de operação. Isto é geralmente devido a uma combinação de baixa condutividade térmica (tal como em semicondutores) e de densidade elevada dissipação de energia. Além disso, em dispositivos com uma resistividade eléctrica semicondutora do tipo (isto é, com ∂ρ / ∂ t <0) que tem sido conhecido que existe a possibilidade de instabilidade térmica localizada sob certas condições de polarização 1, 2, em que os fluxos de corrente de polarização não uniformemente através do ....

Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.

Protocolo

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

1. Preparação da Amostra para Revestimento

NOTA: Se possível, remover toda a contaminação orgânica a partir da superfície da amostra a ser termicamente fotografada. Qualquer tal contaminação pode reagir com o filme depositado EuTFC e alterar a sua resposta luminescente, causando artefactos dependente da posição nas imagens térmicas resultantes. Isto é de particular importância com amostras com eléctrodos de superfície Au, que tendem a atrair a contaminação orgânica a partir da atmosfera. Remover quaisquer partículas ou poeira sentam-se na superfície da amostra, ao mesmo tempo, uma vez que estas podem resultar em artefactos também. Os autore....

Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.

Resultados

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

Um exemplo de uma configuração típica medida para a realização desta experiência, a temperaturas de banho criogénicos é mostrado na Figura 1a, enquanto uma curva típica de 612 nm, a intensidade da resposta luminescente em função da temperatura é representada na Figura 1b.

A Figura 2 mostra um exemplo de imagens térmicas típicos de auto-aquecimento em um 2 Sr 2<.......

Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.

Discussão

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

Como demonstrado pelos nossos resultados, a técnica descrita neste artigo produz imagens de alta resolução térmicas de microdispositivos, com boa sensibilidade e usando equipamento de microscopia óptica única simples. As vantagens desta técnica em relação a métodos alternativos (que será discutido abaixo) são os mais fortes a aproximadamente 250 K e inferior, o que significa que as suas aplicações mais importantes é usado para estudar o auto-aquecimento de dispositivos que são concebidos para funcionarem a temperaturas .......

Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.

Divulgações

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

Os autores não têm nada a divulgar.

Agradecimentos

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

O trabalho no Laboratório Nacional de Argonne foi financiado pelo Departamento de Energia, Escritório de Ciências Básicas de Energia, sob o Contrato nº. DE-AC02-06CH11357, que também financia o Centro de Materiais em Nanoescala (CNM) de Argonne, onde foi realizada a padronização da mesa BSCCO. Agradecemos a R. Divan e L. Ocola por sua ajuda na fabricação de amostras.

....

Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Pó de tenoiltrifluoroacetonato de európioSigma-Aldrich176494-1GTambém conhecido como Európio tris[3-(trifluorometilhidroximetileno)-(+)-cânfora]
Lâmpada de arco curto de mercúrio com guia de luz flexívelLumen DynamicsX-Cite ExacteA fonte de luz inclui íris interna e fotossensor para feedback de intensidade de saída.
Câmera CCD refrigerada por PeltierPrinceton InstrumentsPIXIS 10241,024 x 1,024 pixels, resolução de 16 bits
Filtro passa-banda de 610 nmEdmund Optics65-164Passband tem CWL 610  nm, FWHM 10 nm
500 nm filtro passa-curtoEdmund Optics84-706OD4 em banda de parada
Criostato de fluxo de hélio com janela ópticaOxford InstrumentsMicrostatHe2
graxa de alto vácuoDow Corning
Digital Fonte de correnteKeithleyModelo 2400Fonte de corrente e tensão controlável
por computador Digital VoltímetroHewlett-Packard Modelo 34420ANanovoltímetro Digital agora disponível como Agilent Modelo 34420A

Referências

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

Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.

Reimpressões e permissões

Solicitar permissão para reutilizar o texto ou as figuras deste artigo JoVE

Solicitar permissão

Etiquetas

Medi o de AutoaquecimentoDispositivos Microeletr nicosSublima o a V cuoMicroscopia pticaMapeamento de TemperaturaTemperaturas Criog nicasSupercondutividade de Alta Temperatura

Artigos relacionados