ציפוי מיקרו-הדמיה תרמית ברזולוציה גבוהה באמצעות אירופיום Chelate פלורסנט

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 פיסיקה עצמית חימום כזה עשויה במקרים מסוימים להיות חיונית למיטוב העיצוב של מכשיר מסוים, כלומר טכניקות טמפרטורת הדמיה על מאזני מיקרון הןשימושי מאוד. יש כבר התעוררות מחודשת אחרונה של עניין טכניקות כגון משני תחומי פיתוח טכנולוגיה. הראשון שבהם הוא לתהליכים להרוות הדמיה קלטות מוליכי בטמפרטורה גבוהה אשר-הדמיה מיקרו תרמית מאפשר להרוות אתרי התגרענות להיות מזוהה ולמד ^{3, 4.} היישום השני הוא להבנה-חימום עצמי במקורות terahertz צומת ג'וזפסון מהותיים מוערמים, אשר מיוצרים מ Bi ₂ אב ₂ CaCu ₂ O _8. יש את אלה שילוב של מוליכות תרמית נמוכות ומוליכות חשמלית דמויות מוליכות למחצה לאורך הכיוון הרלוונטי של זרימה הנוכחית (כלומר ציר ג הגבישים שלהם) שתוארו לעיל. לא רק שהם בניסוי להראות התנהגות עצמי חימום הומוגניות מורכב ^{5, 6, 7, 8} </sup^{>, 9, 10, 11} זה כבר תיאורטית חזה כי זה עשוי להיות מועיל עבור פליטת כוח THz ^{12, 13.}

מספר טכניקות קיימות הדמית הטמפרטורה של מדגם בסקלות אורך מיקרוסקופי. טכניקת thermoluminescent המתואר כאן הועסקה במקור עבור מכשירים למחצה ליד בטמפרטורת חדר ^{14, 15, 16} אבל יש יותר לאחרונה הוחלה בקירור אמבטיה לקלטות המוליכים ומקורות THz שתוארו לעיל ^{3, 4, 10, 11.} שיפורים ברזולוציה אות לרעש הביצועים של מצלמות CCD אפשרו ביצועים ניכרשיפורים בטכניקה זו בעשורים האחרונים. Thenoyltrifluoroacetonate אירופיום מורכבים האיחוד האירופי תיאום (EuTFC) יש הארה אופטית שהוא חזק תלוי בטמפרטורה. הליגנדים האורגניים מורכב זה באופן יעיל לקלוט אור UV ברצועה רחבה סביב 345 ננומטר. האנרגיה מועברת קרינה-פחות באמצעות ריגושי תוך מולקולריים אל יון Eu ^3+, שמחזיר את המורכבות למצב הקרקע שלה באמצעות הפליטה של פוטון הארה ב 612 ננומטר. התלות בטמפרטורה החזקה נובעת מתהליך העברת האנרגיה ¹⁷ מה שהופך עבור בדיקת תרמית רגישה של אובייקט מצופה בחומר הזה. כאשר הציפוי הוא נרגש עם מקור כמעט סגול – כגון מנורת קצרת קשת Hg – אזורים עם עוצמת הארה נמוכה מתאימות הטמפרטורה המקומית גבוה. התמונות וכתוצאה מוגבלות ברזולוציה מרחבית על ידי ברזולוציה של אופטיקה מיקרוסקופ ואת אורך הגל של הלוםinescence (בפועל, כ 1 מיקרון). בהתאם ליחס אות לרעש הנדרשים, ברזולוציה זמן מוגבל רק על ידי המהירות התריס של המצלמה, ועוד ביסודו עד ריקבון של הארה (לא יותר מ 500 מיקרו-שניות) ^15. תכונות אלו הופכות את טכניקת בדיקה מהירה מאוד של טמפרטורת מכשיר, אשר מניבה מדידות טמפרטורה ישירות, באמצעות ציוד פשוט וחסכוני יחסית.

וריאציות של טכניקה זו שפורסמה בעבר על ידי קבוצות אחרות העסיקו ריכוזים קטנים של האיחוד האירופי chelates המומסים סרטי פולימר ספין-מצופה על פני שטח המדגם ^{3, 4.} התוצאה הוא ציפוי שהוא מאוד אחיד מקומי, אך יש וריאציות עובי משמעותיות לעבר שלבי הטופוגרפיה המדגמת – כגון נפוץ להתרחש במייקרו – וכתוצאה מכך וריאציות מרחבית חזקת התגובה הזורחת ש"שIch יכול לתת חפצים בתמונות. וריאצית הטכניקה שבה אנו מתארים כאן מעסיקה סובלימציה התרמית בואקום. לא רק זה למנוע את בעית וריאצית עובי סרט מקרוסקופית, אך הריכוז הגבוה EuTFC מושג ליחידת שטח משפר באופן משמעותי את הרגישות ומפחית את זמן רכישת תמונה. טכניקה קשורה מעסיקה ציפוי של SiC גרגירים על פני השטח במקום ^{7 EuTFC, 8, 9.} SiC מציעה רגישויות טמפרטורה דומות ציפויי EuTFC המתוארים כאן, אבל בגודל של הגרגרים מגביל את החלקות ברזולוציה של תמונות המתקבלות.

כמה טכניקות אחרות קיימים, אשר מציעות שילובים של יתרונות וחסרונות שונים. הדמיית אינפרא אדומה ישירה של קרינת גוף שחור מן המדגם היא פשוט יש רזולוציה מרחבית של כמה מיקרונים, אבל הוא יעיל רק כאשר המדגם הוא משמעותיהטמפרטורה מעל חדר ly. שיטות מיקרוסקופיה בדיקת סריקת התרמית (כגון מיקרוסקופיה התרמית סריקה או מיקרוסקופ חללית קלווין) מציעות רגישות מעולה ברזולוציה מרחבית, אבל יש פעמי רכישת תמונה איטיות, מוגבלות בהכרח על ידי מהירות הסריקה של הקצה, כמו גם הדורש ציוד מורכב מאוד. ליזר סריקה או קרן אלקטרוני סורק אמצעי מיקרוסקופ תרמית הפרעות המתח כאשר קרן מווסתת היא rastered על פני השטח של מכשיר נוכחי-מוטה ^{6, 7, 18.} זו מציעה רגישות מעולה, והוא קצת יותר מהר מאשר סריקת טכניקות בדיקה, אבל שוב דורשת ציוד מורכב מאוד, וגם נותנת מפה עקיפה, איכותית של הטמפרטורה המדגמת.