时域反射仪原理

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  • 布鲁克minispec mq系列时域核磁共振分析仪 400-889-7796
    核磁共振专家打造的多功能时域核磁共振分析仪弛豫和扩散分析快速、无损、无溶剂技术无需试样制备替代湿化学法和物理试验利用三个或更多试样完成简单的线性校准化学计量学校准选项符合21 CFR part 11 、 IQ/OQ/PQ 和 GLP 标准要求维护要求低试样温度范围－100℃至＋200℃，可支持独特的研发应用成熟的磁体设计，可实现快速分析时域核磁共振技术一般原理 时域核磁共振技术利用永磁磁场和射频能量来照射诸如氢和氟等对核磁共振十分敏感的原子核。使得这些敏感的原子核产生射频信号， minispec 进而检测出这些信号。这些信号的振幅和持续时长与样品属性相关。 不同于光谱技术，时域核磁共振不受样品颜色和表面属性影响。 minispec 非常适用于质量保证／质量控制实验室和研发机构，因为它可以实现无损无创测定，并且不要求样品制备。 minispec 国际标准方法有许多公开、成熟的方法可用于 minispec ，包括一些国际标准方法。在食品行业，包括 ISO 、 IUPAC 和 AOCS 在内的多家机构制定的标准方法均规定了固体脂肪含量测定。在农业领域，含油种子及残渣的含油量和含水量均采用国际标准方法来测定。在石化行业，诸如航空煤油和柴油等碳氢化合物的氢含量也采用 ASTM 方法来测定。
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    厂商： 布鲁克磁共振事业部（Bruker Magnetic Resonance）
    品牌： 布鲁克/Bruker
    型号： minispec mq
    价格： 10万 - 50万元
  • 布鲁克时域核磁共振液滴粒径分析仪 400-889-7796
    借助 minispec 时域核磁共振分析，快速完成乳剂型产品的质量控制、工艺控制和研发水包油型或油包水型乳剂的液滴粒径分布无需制备，无需稀释批量测定不透明试样乳化效率量化乳剂稳定性动力学控制产品流变特性选择性吸收产品设计香精控释， API 优化颜色和外观减速化学变质控制微生物腐坏布鲁克的多功能台式时域核磁共振分析仪可以提供一个整包式解决方案，可在乳剂型产品生产过程中快速完成质量／工艺控制和研发。人性化的布鲁克 minispec 仪器可在短短数分钟内检测出整个试样中的全部氢原子产生的信号，而不受其颜色或浊度的影响。然后，通过分析核磁共振信号，计算出液滴内分子（油或水）的扩散系数，软件最后输出液滴粒径分布，包括体积和数量分数。此过程是在分子水平直接测量液滴粒径分布，不受絮凝影响，这一点不同于光学方法。时域核磁共振技术的优点有多种技术可供用于乳剂液滴粒径测试，但它们都有各种局限性，因而不适于分析多种不同乳剂系统： 光学显微镜术和成像分析——试样量小、耗时、液滴形状和尺寸失真。 共焦扫描显微镜术和成像分析——同光学显微镜术和成像分析一样。 小角激光光散射法——稀释步骤会彻底改变许多乳剂的结构，不能分辨液滴和悬浮颗粒，液滴簇被当成大液滴。 电传感技术——大多数情况下要求进行稀释，需要单独测定大量液滴。 超声技术——高固体含量试样的信号衰减严重。 相比于上述技术，基于时域核磁共振的液滴粒径分布测定技术具有以下属性，因而是适用于乳剂分析的强大工具： 对相对较大试样量进行液滴粒径分布测定样品颜色或透明度大小不影响测定其他颗粒物的存在不会被误当做液滴不要求在测定之前进行任何稀释步骤或其他预处理测定能力可以测定水包油型和油包水型试样的液滴粒径分布对整个1立方厘米试样进行液滴粒径分布测定4特斯拉／米的最大可用梯度强度允许对小至250纳米的大范围液滴粒径进行分析哪怕液滴内外都存在相同分子，也可以进行液滴粒径分布分析液滴粒径分布分析最终结果包括体积和数量分数、平均值和标准偏差可以在－5℃到＋65℃试样温度范围内执行测定同一台仪器可用于其他分析，譬如但不限于，固体脂肪含量、结晶、水分迁移，等等适用场合水包油型或油包水型乳剂系统的液滴粒径分布乳剂稳定性动力学对规定升温条件下的乳剂特性变化进行动态研究水包油型乳剂的脂肪结晶和液滴粒径分布变化通过专门设计液滴粒径分布来控制产品流变特性、颜色／外观预测和抑制微生物和化学腐坏分子从液滴内部交换至外部控释活性成分（香精、药物，等等）设计食品产品的可控消化率和热量值软件 可借助 minispec ExpSpel 实验编辑器，进行灵活编程，设定：核磁共振脉冲序列核磁共振数据处理自定义自动化，等等 mq 系列系统适用于各种不同应用，可提供使用广泛、成熟的时域核磁共振脉冲序列，以及与联合利华合作开发的专有液滴粒径分布软件。 布鲁克 minispec 仪器采集的扩散数据 布鲁克 minispec 软件输出的液滴粒径分布分析结果 布鲁克 minispec 软件生成的详尽的统计信息（基于体积和数量的液滴粒径分布）
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    厂商： 布鲁克磁共振事业部（Bruker Magnetic Resonance）
    品牌： 布鲁克/Bruker
    型号： minispec液滴粒径分析仪
    价格： 10万 - 50万元
  • 布鲁克 mq-ProFiler时域核磁共振分析仪 400-889-7796
    便携式时域核磁共振分析仪，没有任何样品量限制，适用于工业工艺/质量控制和研究。特性：手持式磁体-探头组件现场测定可变测定深度强健设计，确保机械稳定性停滞时间短，伪影微乎其微可实现良好信噪比调谐不受试样影响基于弛豫和扩散的测定空间映射穿透包装进行测定可实现自动化功能 mq-ProFiler 是一台紧凑式核磁共振分析仪，它配备了单边磁体和射频探头，能够在任意大试样的表面或近表面体积元执行 1H-NMR 实验。它是屡获殊荣的 mq 系列的一员，已被广泛用于各种类型的质量控制和研发应用。mq-ProFiler 是一台便捷易用的单边时域核磁共振仪器，在布鲁克卓越的硬件和电子设计的支持下，它可以为质量保证/质量控制和研发提供可靠数据。这台仪器仅需进行最低限度设置，并可在台式机上通过直观、灵活、简便易用的软件界面进行控制。成熟应用领域： ? 橡胶和聚合物? 建筑材料? 古籍/纸张? 木材 ? 生鲜食品和加工食品? 土壤成分? 生物医学研究? 日用消费品时域核磁共振：首选方法mq-ProFiler 利用核磁共振技术，其工作原理与高分辨率核磁共振和磁共振成像相似，通过分析时域数据，预测材料的物理和化学属性。这种方法绝对无创，无需样品制备，也不使用溶剂。颜色、透明度或表面特性均不影响时域核磁共振信号。仅需数秒至数分钟时间，便可采集到小试样体积内氢原子核产生的信号。校准过程又快又简单。系统一经校准，便无需重复校准，除非硬件被改装。 mq-ProFiler ：软件优点mq-ProFiler 软件简便易用，仅需轻按按钮便可完成常规分析。进行新校准也很容易，软件可引导用户完成这个操作。 mq-ProFiler 可提供专门针对非均质磁场而调整的脉冲序列，允许用户控制测定参数，并且支持自由实现新的脉冲序列。可提供高级数据处理规程，如非负最小二乘法调节或逆拉普拉斯变换。应用详情交联密度、填充材料、轮胎老化（甚至钢条在内）及其他聚合物试样包装食品分析：脂肪含量、凝胶形成过程，等等建筑材料的含水量、孔隙率和疏水处理效果通过分析晶状纤维素、无定形纤维素和水分等的均衡，研究纸张降解作用研究木结构/材料腐朽的微观机制快速监测高含水量食物的脂肪含量，如新鲜三文鱼岩石及其他多孔材料的孔隙率、油信号与水信号分离和排水/吸收/干燥研究干土壤污染（油）皮肤含水量研究快速研究癌性肿瘤材料属性表面映射辅助故障预测设计优势 机械稳定性：可在工业或生产环境中使用，也适合于非常恶略的环境中使用 调谐不受试样影响：对样品的介电性能不敏感，因而不要求在装入试样后进行调谐和匹配 伪影微乎其微：探头的高效设计消除了声频振荡衰减和背景 1H 信号，因而停滞时间极短，实现了试样组分可见性和快速弛豫性能 可变测定深度：可热切换探头适用于探测不同深度 短强脉冲：允许短高功率脉冲，可在单边磁体的非均质磁场内实现良好的信噪比技术规格 磁场强度：0.4 T测定深度：0毫米、3毫米、5毫米电子装置：宽带（2-65 MHz ）核磁共振测定：横向和纵向弛豫、自扩散深度分辨率：0.5毫米，通过频率步进实现横向分辨率：~3.5毫米
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    厂商： 布鲁克磁共振事业部（Bruker Magnetic Resonance）
    品牌： 布鲁克/Bruker
    型号： mq-ProFiler
    价格： 10万 - 50万元
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  • FTE7000A-DWDM光时域反射计 密集波分复用光时域反射计OTDR
    FTE7000A-DWDM OTDR波分复用光时域反射计The FTE7000A-DWDM is a Tunable DWDM OTDR with 89 wavelengths from the C Band spectrum. These 89 wavelengths are available in a single hand-held, tunable OTDR. The FTE7000A-DWDM also operates as Tunable Light source with 0 to +5 dBm output. Use the FTE7000A-DWDM for commissioning and troubleshooting DWDM Metro Ethernet Networks. The FTE7000A-DWDM OTDR offers one-touch auto test with up to 89 DWDM wavelengths, Automatic Pass/Fail summare with Fib-R-Map trace analysis and allows for testing throught MUX and DEMUX units. Use the Supplied Cert-Soft software to produce complete networks test documentation. The FTE7000A-DWDM also includes a auto pass/fail video scope with auto image centering. FTE7000A-DWDM OTDR密集波分复用光时域反射计 Features? Tunable OTDR with 89 C Band Wavelengths? Tunable CW/Pulsed Laser Source w/ 50/100GHz Spacing? Touch Screen Operation ? Fib-R-View Auto Pass/Fail/Centering Fiber Inspector ? Fib-R-Map Comprehensive Event Analysis? 89 Channels (17-61) on the ITU Grid? 35 dB OTDR Dynamic Range? 12 Hour Li-ion Battery Pack? Bidirectional Analysis? Bluetooth Android Tablet Operation? Report Generating Software Included Applications? Fiber Characterization in DWDM Networks? Varify ROADM Channel Routing? Wavelength Provisioning ? Test through OADMs? In service DWDM Network Trouble shooting? CBH Antenna Feeds Ordering InformationFTE-7000A-DWDM C Band DWDM Tunable OTDR/Laser Source 1528-77nm - 1563-86nmFTE-DWDM-KFTE7000A-DWDM OTDT/Laser Source and FTE8100-C Mini OSA VIS300Video Probe for FTE7500A-CWDM and FTE7500A-DWDM and FTE7000 SeriesVideo ProbeFTE7000A-DWDM OTDR SpecificationsStandard Wavelengths1528.77-1563.86nm @ 0.4 and 0.8nm Spacing Dynamic Range35dBPulse Width5 - 20,000 nsUnits of Measurementkm, kf, mi Event Dead zone1m Attenuation Dead Zone4m Data Pointsup to 120,000Resolution .125 - 32mDistance Uncertainty±(0.75m + 0.005% x distance + sampling resolution)Full Scale Distance Range1-240km Typical Real-time Refresh Rate2 HzGroup Index of Refraction (GIR)1.024 - 2.048Linearity ± .05 dB/dBMemory Capacity(Internal) ~1000TL SpecificationsFrequency Range192 - 196 THz (1529-1563nm) Accuracy 1.5 GHzLine Width 1 MHz Side Mode Suppression Ration45 dB Output Power Range+8 dBm to +14 dBm (C Band) Power Setting Resolution0.01 dB Power Variation over Wavelength Range± 0.5 dB Minimum Channel Spacing 50 GHz (0.4nm)Fiber Type9/125 μm ±Relative Intensity Noise-140 dB/Hz General SpecificationsGraphical Display4 in Color Touch Screen Power Supply / Charger Input 100-240V 50-60Hz, 0.6A / Output 15V, 1.2ABattery / Operating Time Rechargeable Li-Ion / 10 hourStorage Temperature -20 to 60 COperating Temperature Range-10 to 40 C Dimensions (w/out rubber boot )7.75” L x 4.5” W x 2.25” H (197mm L x 114mm W x 57mm H) Weight1.7 lbs Communications / PortsBluetooth / USB-PCConnector StylesFC, SC InterchangeableAccessories ProvidedUniversal Power Adapter w/US, UK, Continental Europe, and Australian Plugs, Interchangeable FC and SC Adapters, Windows/Telcordia SR4731 Software, Rubber Boot and Manual on CD, 2 stylus FTE7000A-DWDM OTDR密集波分复用光时域反射计
    供应商： 上海屹持光电技术有限公司
    品牌： Eachwave
    价格： 面议
  • 太赫兹时域光谱仪(台式)
    太赫兹时域光谱仪(台式) 筱晓光子供应太赫兹时域光谱仪(Benchtop)，如下模块组成：飞秒激光器、光导天线、延迟线、脉冲发生器、锁相放大器、密封样品室、操作软件、笔记本电脑。该系列THz太赫兹时域光谱仪是一种透射式检测系统，为了便于将系统扩展至反射模式和成像模式，外部光纤耦合模块可供选择。SpecificationsTDS1008 with 800nm laserTDS1010 with 1040nm laserTDS1015 with 1560nm laserSpectral range0.05-3.5Thz0.05-2.5Thz0.05-2ThzDynamic range60dB60dB50dBScan range500ps (2GHz resolution)THz beam diameter22mm (collimated beam)/1-3mm (focussed beam) Sample size55×55mm (collimated beam)/5×5mm (focussed beam)Supply voltage100-240V, 50-60HzDimensions600×600×250mm3Weight50kg
    供应商： 筱晓（上海）光子技术有限公司
    品牌： Semrock
    价格： 面议
  • FTE7500A 36/35dB OTDR 高级Cobra 光时域反射计
    FTE7500A 36/35dB OTDR 高级Cobra 光时域反射计 FTE-7500光时域分析仪测试速度快， 使用方便，经济，坚固。这款光时域分析仪具有手携式仪器的全部优点,具有短的盲区，明亮的4英寸显示屏，机载背景系统帮助使用者学习，1/2秒的刷新速度，动态范围大，易于操作使用。 这些特性使其在各类网络领域获得广泛应用。该产品不仅方便老用户操作，也受到新用户的欢迎。FTE-7500提供如下3种组合：850/1300 MM, 1310/1550 SM and quad (850/1300/1310/1550) ，坚固的外壳设计可在任何工作环境中使用。FTE-7500的测量距离可以达到240km, 在LAN网络测试中具有优良的表现性能。 Features? 36 dB Dynamic Range? Instant On? 1 Meter Dead Zone ? Event Table with Pass/Fail Feature? Trace Overlay Capability? Onboard Memory for ~500 traces? Auto Test Power Meter? Stable Light Source? Built in Video Inspection Scope ? Visible Fault Locator? USB Flash Drive Port and Mini USB Port? Context Sensitive Help? Light Weight Rugged Enclosure? Easy To Read Color Display? CertSoft Report Software? Long Battery LifeOrdering InfomationFTE-7500A-8513850/1300nm Multimode Dual Wavelength OTDR W/VFL and LTSFTE-7500A-13151310/1550nm Single Mode Dual Wavelength OTDR W/VFL and LTSFTE-7500A-QUAD 850/13001310/1550nm Quad Wavelength OTDR W/VFL and LTSFTE-SCASE-LG Soft Case for FTE-7500 and FTE-8000 SeriesCI1100Video Probe for FTE7500 and FTE-8000 SeriesFTE-7500A Specifications Wavelength 850, 1300, 1310, 1550, 1625nm ±20nm Dynamic Range 27/26dB MM, 36/35/35dB SM, Pulse Width 5 - 20,000 ns Units of Measurement km, kf, mi Event Dead zone1m Attenuation Dead Zone5m Resolution.125 - 32m Distance Uncertainty±(0.75m + 0.005% x distance + sampling resolution) Full Scale Distance Range1-64km MM , 1-240km SM Typical Real-time Refresh Rate 2 Hz Group Index of Refraction (GIR) 1.024 - 2.048 Linearity ± .05 dB/dB Memory Capacity~500 Memory TypeInternal and Flash Drive Power Supply / ChargerUniversal 110-220V witn Interchangeable MainsBattery8hrStorage Temperature-20 to 60 COperating Temperature Range-10 to 50 CDimensions (w/out rubber boot )7.75” L x 4.5” W x 2.25” H (197mm L x 114mm W x 57mm H) Weight2 lbsCommunications portsUSB and USB Flash Drive PortsConnector StylesFC, ST, SC InterchangeableAccessories ProvidedUniversal Power Adapter w/US, UK, Continental Europe, and Australian Plugs, Interchangeable FC/ST and SC Adapters, Windows/Telcordia SR4731 Software, Rubber Boot and Manual on Flash Drive Power MeterDetector TypeInGaAsConnector Type2.5mm Interchangeable+5 to -77dB (CATV - +25 to -57dB)Calibrated Wavelengths850,1300,1310,1490,1550,1625nmUnits of MeasurementdBm, dBResolution.01 dBPower MeasurementUncertainty±0.18 dB under reference conditions± 0.25 dB from 0 to -65 dBm± 0.35 dB from 0 to +5 dBm and from -65 to -77 dBmAuto Test Range0 to -40dB CW Source Fiber Type Single mode, MultimodeWavelengths850, 1300, 1310, 1550, 1625 nm ±20nmOutput Power0 dBm (-3dBm @ 1625nm)Laser Safety ClassificationClass I Safety Per FDA/CDRH and IEC-825-1 RegulationModulation ModesCW, 270 Hz, 1000 Hz, 2000 Hz Visible Light SourceEmitter TypeLaserWavelength650nm ±5nmLaser Safety ClassClass IIFDA21 CFR1040.10 &1040.11 IEC 825-1: 1993Connector Type2.5mm UniversalOutput Power1mW Max.
    供应商： 上海屹持光电技术有限公司
    品牌： Eachwave
    价格： 面议
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  • 太赫兹脉冲时域反射计系统在半导体行业的开发与应用
    1、前言随着半导体封装变得更小、集成度更高，使用非破坏性、高分辨率技术定位故障的能力变得越来越重要。对失效分析手段提出了挑战，故障高分辨率定位能力的需求逐渐增大。为满足这些要求，Advantest开发了TS9001TDR方案，该系统分析通过利用专有的短脉冲信号处理技术进行高分辨率时域反射测量（Time Domain Reflectometry, TDR），对先进半导体封装、电子元件和印刷电路板中的导线故障区域进行快速、高精度和无损分析。 2、主要应用以3D集成电路为代表的高密度集成电路中存在着无限小的布线结构，布线故障在封装、印刷电路板封装过程中频繁出现。检测故障点需要几十微米分辨率。由于上升时间（约20ps）和抖动（约1ps）的限制，传统示波器TDR方法的故障距离分辨率仍保持数百微米的分辨率。使用TS9001TDR系统可以准确分析各种尖端半导体封装的布线质量，如倒装芯片BGA、晶圆级封装和2.5D/3D IC封装，能够直接连接客户的射频探测系统，针对其设备形状和故障分析环境，实现高速、高分辨率的测量，提供灵活的解决方案。（1） 高度集成的集成电路封装故障分析1) 封装引线故障分析：确定引线故障点位于Si Interposer内还是封装内，识别故障是由预处理还是后处理中的因素引起的2) C4 Bump故障分析：利用测试回路确定和分析安装Si Interposer的条件，对测试回路的菊花链结构进行故障点分析，并对安装条件进行反馈3) TSV、Micro-Bump故障分析：识别层压芯片的故障层4) 印刷电路板PCB故障分析：识别PCB板中通孔和信号线的故障点3、原理与优势（1）原理与技术太赫兹脉冲时域反射计的原理参见上图。其利用两个的飞秒激光器分别泵浦光电导电线，产生高频的太赫兹脉冲信号。飞秒激光器的中心波长1550nm，脉冲宽度50fs。其中，一个飞秒激光器的重复频率50MHz，另一个激光器的重复频率稍有区别。采用两个激光器的重复频率稍有差别的缘由在于，利用两个激光器的差频延迟，可以实现高频太赫兹信号的产生和探测。其工作是高频太赫兹信号通过探针接触芯片的管脚，高频太赫兹信号在芯片封装的引线中传播。当芯片封装没有开断路时，高频太赫兹沿着引线向前传播；当芯片封装的引线等出现开路时，将反射回正峰脉冲信号；当芯片封装引线出现短路时，将反射回负峰脉冲信号。（2）技术优势为了识别故障点，常用的封装无损检测方法包括光发射显微镜(emission microscope)和示波器时域反射计(Time domain Reflectometry, TDR)等，但是这些无损检测方法受到时域信号抖动的限制（信号抖动约1ps），导致分辨率不高，不能定位微米级的失效位置，无法以高分辨率检测开路、短路故障。故亟需高分辨率时域反射计，以提供快速且精准的失效定位。Advantest通过独有的光学采样和电短脉冲生成技术，借助飞秒激光技术，产生抖动小于30fs的超短采样脉冲。可以实现5μm的故障定位分辨率。通过使用自动探针的自动触地功能，进行精确的可重复测量，具有更高精度和效率的故障位置测量。TS9001TDR系统通过自动探针和与CAD设计联动，实例分析芯片封装的引线开路和短路故障定位，可以直观快速定位芯片封装的故障点，实现先进封装的失效分析。4、国内外发展现状Advantest的TS9001TDR系统中采用两个超短脉冲激光器异步采样，采取异步采样技术可以使系统不再需要机械式的光学延迟线，并且具有超高速的信号扫描速度。是目前全球独一的技术，目前国内外没有同类设备。5、发展趋势随着晶圆代工制程不断缩小，摩尔定律逼近极限，先进封装是后摩尔时代的必然选择，3D封装迅猛发展。作为一种全新的实现定位方法，在未来的几年里，太赫兹TDR技术将继续保持高速发展的势头。随着关键技术的不断发展，相关产品的种类将越来越丰富，行业应用和相关配套服务也将越来越广泛。搭载脉冲电磁波产生和高速采样的超短脉冲光纤激光器的太赫兹TDR设备，有助于半导体3D封装的故障分析。 6、总结与展望 在实际芯片测量过程中，太赫兹脉冲信号耦合至芯片内部衰减较为严重，对于太赫兹脉冲的信噪比提出了很高的要求。为了进一步提高测量精度和芯片内的传输路径，提高信噪比是亟需攻克的问题。另外芯片内部的引线存在阻抗不匹配又没有完全开路的情况，对于这类Soft Open的芯片检测，TDR波形分析需要结合信号模拟仿真，增强对信号的解读。对于材料的吸收系数、折射率、介电常数等光谱特性，可以用太赫兹时域光谱仪表征，这也是爱德万测试太赫兹技术的核心应用。目前爱德万测试已经有太赫兹时域光谱成像系统，通过发射和接收时域太赫兹信号至样品，可以实现生物医学样品、食品农产品、化学品、复合材料、通讯材料等的光谱特性表征。（爱德万测试(中国)管理有限公司 供稿）
    时间： 2022-06-30
    作者： KPC
  • 最新综述：热反射表征技术在宽禁带半导体领域应用进展
    近日，武汉大学工业科学研究院袁超课题组在国际权威期刊《Journal of Applied Physics》上，以“A review of thermoreflectance techniques for characterizing wide bandgap semiconductors‘ thermal properties and devices’ temperatures”为题总结讨论了热反射表征技术(Thermoreflectance techniques)在宽禁带半导体材料和器件领域的应用进展。随着宽禁带和超宽禁带半导体器件的功率日益增大，器件散热问题逐渐成为工业界的巨大挑战。半导体材料热物性是反映器件散热能力最直接的参数，而器件结温是评估热可靠性和寿命的关键参数，因此，热物性和结温检测成为宽禁带半导体器件研发和生产中不可缺少的环节。宽禁带半导体器件普遍由薄膜异质结构组成，薄膜尺寸几十纳米到几微米 ( 如图1)，因此，要求热物性检测技术具有纳微米级分辨率。传统的检测方法如稳态热板法、瞬态热线法、激光闪射法等，都不能满足分辨率的要求。3-omega方法虽然达到了分辨率的要求，但是需要在材料表面进行复杂的微加工，使得测试流程复杂且对材料表面质量要求过高。另一方面，宽禁带半导体器件沟道尺寸小(亚微米级)且常常在高频工况下(GHz级)运行，要求结温测试方法需满足高空间分辨率和高时间分辨率。图1：几种典型的宽禁带器件结构：(a) 氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT) (b) 氧化镓场效应管(β-Ga2O3 FET) 以上典型结构说明器件内存在大量微纳结构和异质界面近几十年，以热反射(Thermoreflectance)为测试原理，国际上开发并发展了多种泵浦-探测热反射技术(Pump-probe thermorefletance), 实现了纳微米级分辨率测试能力，广泛应用于宽禁带半导体材料的热物性检测。基于相同原理，国际上同期开发了一种热反射成像技术(Transient thermoreflectance imaging)，实现了纳秒级时间分辨率和纳米级空间分辨率的测温能力，同样广泛应用于宽禁带半导体器件的稳态和瞬态结温检测。本文重点介绍了热反射现象和原理，在此基础之上，总结和讨论了多种泵浦-探测热反射技术，包括时域热反射法(Time-domain thermoreflectance), 频域热反射法(Frequency-domain thermoreflectance), 瞬态热反射法(Transient thermoreflectance)和稳态热反射法(Steady-state thermoreflectance)。总结了这些方法针对常见宽禁带半导体材料的检测应用，包括氮化镓薄膜异质结构(GaN-based structure)、氧化镓薄膜异质结构(β-Ga2O3-based structure)、金刚石薄膜、合金材料(如钪掺氮化铝ScAlN, 铝掺氮化镓AlGaN)以及宽禁带二维材料(如六方氮化硼h-BN)等，并全面总结了所有材料的热物性报道值(部分结果见本报道图2，详细结果见全文)。本文还重点比较了不同泵浦-探测热反射技术的特点。在所有方法中，时域热反射法发展最早且较为成熟，当前应用较为广泛；而频域热反射法和瞬态热反射法因具有和时域热反射法相似的分辨率和测试精度，也逐渐被认可，且已实现了广泛应用。值得注意的是，瞬态热反射法(如图3)，相比时域热反射法，搭建成本大幅度减低，测试分析速度更快，操作更为简便，因而具有在半导体产线上的应用潜力。另外，本文也总结讨论了热反射成像技术以及它在宽禁带器件测温方面的应用。图2：氮化镓薄膜的热导率报道值；全文中还详细总结了氮化镓异质结构、氧化镓异质结构、金刚石薄膜和宽禁带合金材料的热物性报道值(热导率、界面热阻)图3：传统的瞬态热反射法(TTR)系统示意图常规的泵浦-探测热反射技术和热反射成像技术需要借助金属薄膜进行测试。对于泵浦-探测热反射技术，在检测之前需在材料表面镀一层薄膜金属(如金、铝)，使得材料破坏，属于破坏性检测；对于热反射成像技术，温度检测区域集中在器件金属电极，而不是器件沟道处，导致温度测试结果往往低估真实器件结温。本文介绍了近几年一些学者(包括袁超研究员)对传统泵浦-探测热反射技术的改进，发展了免金属镀膜的泵浦-探测热反射技术(Transducer-less thermoreflectance)，以实现在氮化镓外延、硅等材料的无损测试，为材料研发提供快速反馈，提升研发和生产效率、降低成本，并有望为半导体产线提供实时监测，使“边生长，边观测，边调控”成为可能。此外，介绍了热反射沟道结温直接测试技术以及它在氮化镓HEMTs器件上的应用。图4：免金属镀膜的瞬态热反射法(TTR)系统示意图论文详情：Chao Yuan*, Riley Hanus, Samuel Graham, A review of thermoreflectance techniques for characterizing wide bandgap semiconductors thermal properties and devices temperatures, Journal of Applied Physics, 132(22):220701, 2022. 论文第一作者和通讯作者为袁超研究员，合作作者来自美国佐治亚理工学院的Riley Hanus博士和 美国马里兰大学的Samuel Graham教授。通讯作者简介袁超研究员长期从事宽禁带半导体热表征和热管理研究工作。曾先后加入英、美知名大学宽禁带研究团队从事科学研究。在薄膜尺度热反射表征方法、声子热输运理论、以及(超)宽禁带半导体器件设计等领域具有一定的技术优势和科研特色，并致力于开发半导体无损热检测装备。现承担多个国家/省部/国际合作级重大战略需求的纵向科研项目，在高影响力期刊上（包含 Materials Today Physics, Communications Physics，Appl. Phys. Lett.等）发表多篇论文。此外，长期和国内外知名半导体集成电路企业和机构合作。课题组主页：http://jszy.whu.edu.cn/yuanchao
    时间： 2023-01-05
    作者： KPC
  • 高端仪器国产化：中国研成首台国产光频域反射仪
    近日，上海交大和江苏骏龙电力科技公司合作研制的国内首台光频域反射仪工程化样机在江苏靖江装备调试完成。该设备不仅能侦测和定位故障点，在2000米长的光纤网络内，定位精度更可达毫米级别。参与现场验收的北京理工大学光电学院教授孙雨南认为，该成果已达世界先进水平。　　在接受《中国科学报》采访时，孙雨南表示，目前光纤检测手段很多，包括光纤本身特性检测以及光纤通信链路(信号)检测仪器等，但绝大多数，特别是高端仪器基本依靠国外进口，不仅价格高，有些还潜伏保密问题。　　光频域反射仪(OFDR)仍是国外少数几家公司拥有的高端仪器。与其类似的仪器是光时域反射仪(OTDR)，已经广泛使用在工程和实验室，但被国外产品占据国内市场。而且OFDR的性能与OTDR有很多不同，其测量故障点的分辨率(最小距离)可以到毫米量级甚至更小，这在许多特种设备和大型工程分布式传感网络，特别是军事装备上的应用显得尤其重要。　　高端仪器国产化的问题，国内已经呼吁多年。2010年，国家自然科学基金委设立科学仪器专项(&ldquo 863&rdquo 计划项目)，开展光频域反射仪设备的自主研制，上海交通大学主持了该项目的研究。同年，江苏骏龙电力科技股份有限公司正式与上海交通大学合作，依托区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室，共同开展光频域反射仪的产品化开发。　　此次通过验收的产品，正是上海交大和骏龙电力4年合作的结晶。验收组专家一致认为，该产品核心技术具有原创性和自主知识产权，打破了国外垄断。继美国LUNA后，骏龙电力成为全球第二家能自主研发光频域反射仪的厂家。　　在谈到此类产品的应用前景时，北京凌云光子技术有限公司总经理李丽告诉《中国科学报》，该产品可广泛应用于航空航天、国防建设、智能电网、大型工程建设及装备、安全生产监测等方面。这些专用光纤网络的特点是，总长度在10千米以下，但是在有限的空间内密度很高，一旦发生光纤中断等故障，缺乏有效的诊断定位手段。过去大多依靠经验判断故障可能发生的部位，然后通过更换办法确认，效率不高、成本大。李丽预测，随着人力成本的上升，用精密仪器代替人工来检测光纤问题一定是一个可预期的、快速的过程。
    时间： 2015-03-18
    作者： 环保-学雷
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