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ASOPS 成像系統/異步光采樣成像系統
有電子零件的小型化和薄型化一直是當今時(shí)代的趨勢。然而，納米科學(xué)和納米技術(shù)在 60 年代仍然是科幻小說(shuō)，1974 年shou次使用納米技術(shù)這個(gè)詞。同時(shí)，原子力顯微鏡 (AFM) 和掃描聲學(xué)顯微鏡 (SAM) 被開(kāi)發(fā)出來(lái)。今天，納米技術(shù)代表著(zhù)巨大的投資——甚至來(lái)自政府——以及價(jià)值數千億歐元的市場(chǎng)。
納米尺度的無(wú)損檢測是這里的目的。超聲波廣泛用于航空工業(yè)或醫學(xué)超聲檢查。在這種情況下達到的空間分辨率大約是毫米，當我們談到納米技術(shù)時(shí)，這已經(jīng)是一百萬(wàn)倍了。
SAM 系統得益于 MHz/GHz 超聲波的更高清晰度，市場(chǎng)上發(fā)現的小軸向分辨率低于微米。
納米還需要再低 2 到 3 個(gè)數量級，這要歸功于太赫茲超聲波。這些頻率不能用標準傳感器產(chǎn)生，這就是 異步光學(xué)采樣 (ASOPS) 系統配備超快激光器的原因。
ASOPS 成像系統/ 異步光采樣成像系統-neta Jax是市面不多的工業(yè)成像 ASOPS 系統。
ASOPS 成像系統/ 異步光采樣成像系統-neta Jax產(chǎn)品原理：
當激光擊中表面時(shí)，大部分能量被外層原子吸收并轉化為熱量而不會(huì )損壞樣品（圖 2），從而導致瞬態(tài)熱彈性膨脹和超聲波發(fā)射。探頭的選擇對于保持時(shí)間和空間分辨率盡可能低也很重要，這就是為什么使用另一種超快激光器作為探頭的原因（圖 3）
超聲波通過(guò)薄膜以每皮秒幾納米的速度傳播，并且在遇到不同介質(zhì)時(shí)會(huì )部分或wan全反彈回表面。
探測激光聚焦在表面，當超聲波回擊表面時(shí)，反射率會(huì )隨著(zhù)時(shí)間局部波動(dòng)。檢測反射率的變化并將其作為原始數據存儲到計算機中。該技術(shù)通常被稱(chēng)為皮秒超聲波，它是由 Humphrey Maris 在 80 年代中期在美國布朗大學(xué)開(kāi)發(fā)的。
很多技術(shù)能夠能夠執行皮秒超聲波的技術(shù)，但異步光采樣是新的發(fā)展，也是執行完整測量快速的技術(shù)。這里的訣竅是與泵的頻率相比，探針激光的頻率略微偏移（圖 4）。兩個(gè)激光器由一個(gè)單獨的電子單元同步。探頭在泵后稍稍到達，這種延遲會(huì )隨著(zhù)時(shí)間的推移而延長(cháng)，直到整個(gè)采樣結束。
薄膜對泵激發(fā)的彈性響應太快而無(wú)法實(shí)時(shí)測量。您必須人為地延長(cháng)時(shí)間并重建探頭的信號。
上述措施是針對一個(gè)點(diǎn)的。使用能夠執行皮秒超聲波的更標準的儀器，這將需要幾分鐘。在 ASOPS 中，測量時(shí)間不到一秒鐘。這意味著(zhù)通過(guò)簡(jiǎn)單地逐點(diǎn)掃描整個(gè)表面（圖 5），您將在幾分鐘內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趣，您可以通過(guò)測量樣品表面超聲兩次回波之間的時(shí)間輕松檢索準確值（圖 6）。
直到近期，進(jìn)行這些測量所需的設置是在一個(gè)光學(xué)實(shí)驗室中發(fā)現的，該實(shí)驗室有一個(gè)裝滿(mǎn)鏡子和透鏡的大型蜂窩狀桌子。盡管結果可觀(guān)，但安裝時(shí)間和可重復性通常是主要問(wèn)題。
希望該技術(shù)現在可供那些只想專(zhuān)注于測量樣品的機械性能而不是照顧所有光學(xué)部件的非專(zhuān)業(yè)人士使用。這種創(chuàng )新和復雜設備的工業(yè)化使人們可以輕松訪(fǎng)問(wèn)新信息。
由于準時(shí)測量需要幾毫秒，因此可以輕松地測量整個(gè)樣品表面并獲得完整的厚度映射。
在下面的示例中（圖 7），樣品由 500 µm 硅襯底和 255 nm 濺射鎢單層組成。掃描表面約為 1.6 mm x 1.6 mm，XY 方向的橫向分辨率為 50 µm，總共 999 個(gè)點(diǎn)。
ASOPS 成像系統/ 異步光采樣成像系統-neta Jax系統圖片
表面上突出顯示了一個(gè)大劃痕，但平均厚度仍保持在 250 nm 范圍內。測量總時(shí)間不到 10 分鐘，可與使用一個(gè)激光和機械延遲線(xiàn)（零差系統）的單點(diǎn)測量相媲美。
到目前為止，生產(chǎn)管理行業(yè)的產(chǎn)品只是零差儀器執行皮秒超聲波測量，將表面的全掃描減少到僅在整個(gè)晶圓上檢查的極少數點(diǎn)。
我們剛剛看到單層薄膜厚度測量非常簡(jiǎn)單。如果您要處理多個(gè)層，則原始數據的讀取要復雜得多。但是，可以對樣本進(jìn)行建模，并將模擬信號與實(shí)際測量值進(jìn)行比較，并具有令人難以置信的擬合度。
ASOPS 成像系統/ 異步光采樣成像系統-neta Jax產(chǎn)品特點(diǎn)：
系統使用獲得zuanli的光聲技術(shù)設計無(wú)損測量系統。
源自 CNRS 和波爾多大學(xué)的技術(shù)轉讓?zhuān)揽考す?、材料和聲波之間的相互作用實(shí)驗超精密材料物性，薄膜厚度檢測
系統使用無(wú)接觸，無(wú)損光學(xué)測量。運用激光產(chǎn)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(zhù)力，界面熱阻，熱導率等。
產(chǎn)品尤其適測量從幾納米到幾微米的薄層，無(wú)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(xué)無(wú)損檢測技術(shù)（without contact, no damage, no water, no Xray）不受樣品形狀的影響。
產(chǎn)品適用精度可以達 1nm to 30 microns , Z軸分辨率為亞納米
于此同時(shí)，系統提供附著(zhù)力、熱性能（納米結構界面熱阻）測量分析
ASOPS 成像系統/ 異步光采樣成像系統-neta Jax產(chǎn)品應用：
多物理場(chǎng)
當你和幾位薄膜專(zhuān)家liao天時(shí)，他們都會(huì )統一告訴你：
厚度是一個(gè)關(guān)鍵參數
粘連始終是個(gè)問(wèn)題
無(wú)損測量是一個(gè)很好的改進(jìn)
越快越好
成像很棒
在行業(yè)中，無(wú)論您是在顯示器領(lǐng)域還是在半導體領(lǐng)域工作，厚度和附著(zhù)力都是制造過(guò)程中所有步驟的主要關(guān)注點(diǎn)。皮秒超聲波技術(shù)已經(jīng)用于晶圓檢測，這表明其成熟度和保密性。
附著(zhù)力測量的標準程序僅適用于扁平和大型樣品，它們具有破壞性。對于 3D 樣品，如果您想檢查非常小的表面上的附著(zhù)力，激光是解決方案?，F在可以在制造過(guò)程的每個(gè)步驟中在線(xiàn)驗證整個(gè)樣品的附著(zhù)力。
現在學(xué)術(shù)界有不同的關(guān)注點(diǎn)，對原子尺度物質(zhì)行為的理解也越來(lái)越深入。
ASOPS 系統可以超越皮秒超聲波——如果我們堅持厚度和附著(zhù)力，它已經(jīng)是一個(gè)很好的信息來(lái)源——并且可以從原始數據中獲得更多信息，例如熱信息或關(guān)鍵機械參數。
導熱系數
導熱系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(guān)材料在晶體管、存儲器、光電器件、MEMS、光伏等應用中具有廣泛的技術(shù)意義。在許多這些應用中，熱性能是一個(gè)關(guān)鍵的考慮因素，促使人們努力測量這些薄膜的熱導率。薄膜材料的熱導率通常小于其大塊材料的熱導率，有時(shí)甚至非常顯著(zhù)。
與塊狀單晶相比，許多薄膜含有更多的雜質(zhì)，這往往會(huì )降低熱導率。此外，由于聲子泄漏或相關(guān)相互作用，即使是原子級wan美的薄膜也有望降低熱導率。
使用脈沖激光是測量薄材料熱導率的眾多可能性之一。時(shí)域熱反射率 (TDTR) 是一種可以測量材料熱性能的方法。它甚至更適用于薄膜材料，與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(xiě)成：
其中 R 是樣品反射率，
Q是光脈沖能量，
C是單位體積的比熱，
A是光斑面積，
ζ是光吸收長(cháng)度，
z 是進(jìn)入樣本的距離
光電探測器測得的電壓與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，以便從樣品的一側或另一側獲得更準確的信號，這可能很有用。
表面聲波測量
當泵浦激光撞擊表面時(shí)，產(chǎn)生的超聲波實(shí)際上是由兩種不同的波模式組成的，一種在本體中傳播，稱(chēng)為縱向（見(jiàn)圖 2），另一種沿表面傳播，稱(chēng)為瑞利模式。
在工業(yè)中，表面聲波 (SAW) 的檢測用于檢測和表征裂紋。
表面波對表面涂層的存在和特性非常敏感，即使它們比波的穿透深度薄得多。
楊氏模量可以通過(guò)測量表面波的速度來(lái)確定。
表面波在均勻各向同性介質(zhì)中的傳播速度 c 與：
楊氏模量 E，
泊松比 ,
密度
由以下近似關(guān)系
當使用工業(yè) ASOPS 系統對 SAW 進(jìn)行測量和成像時(shí)，泵浦激光器是固定的（圖 8）并且總是擊中同一個(gè)點(diǎn)。由于儀器中安裝了掃描儀，探頭正在測量泵浦激光器周?chē)男盘枴?/p>
ASOPS異步光采樣成像系統 ASOPS異步光采樣成像系統
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