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Quantitative thermal wave phase imaging of an IR semi-transparent GaAs wafer using IR lock-in thermography

Authors :
M. Streza
Cristian Morari
Michał Pawlak
Karol Strzałkowski
Mihai Chirtoc
Michael Depriester
Conception d’Architectures Moléculaires et Processus Electroniques (CAMPE)
SYstèmes Moléculaires et nanoMatériaux pour l’Energie et la Santé (SYMMES)
Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
Institut Nanosciences et Cryogénie (INAC)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])
Unité de Dynamique et Structure des Matériaux Moléculaires (UDSMM)
Université du Littoral Côte d'Opale (ULCO)
Groupe de Recherche en Sciences Pour l'Ingénieur - EA 4694 (GRESPI)
Université de Reims Champagne-Ardenne (URCA)-SFR Condorcet
Université de Reims Champagne-Ardenne (URCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Reims Champagne-Ardenne (URCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut de Thermique, Mécanique, Matériaux (ITheMM)
Université de Reims Champagne-Ardenne (URCA)
Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Reims Champagne-Ardenne (URCA)-Université de Picardie Jules Verne (UPJV)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Reims Champagne-Ardenne (URCA)-Université de Picardie Jules Verne (UPJV)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Source :
Measurement Science and Technology, Measurement Science and Technology, 2017, 28 (2), pp.025008. ⟨10.1088/1361-6501/aa4f69⟩, Measurement Science and Technology, IOP Publishing, 2017, 28 (2), pp.025008. ⟨10.1088/1361-6501/aa4f69⟩
Publication Year :
2017
Publisher :
HAL CCSD, 2017.

Abstract

International audience; In this paper, the simultaneous measurement of out-of-plane thermal diffusivity and effective infrared absorption coefficient of an IR semi-transparent GaAs wafer using infrared lock-in thermography technique (LIT) is presented. The method relies on analysis of the generated LIT phase images recorded at different modulation frequencies, using the thermal wave model in the transmission configuration. The out-of-plane thermal diffusivity and effective infrared absorption coefficient are estimated from the best fit of the theoretical model to the experimental data. The obtained values are in good agreement with those obtained by supplementary measurement using the modulated photothermal infrared radiometry technique (PTR) in the reflection mode, and also with data reported in the literature. In addition, simple modification of the LIT experiment set up allows one to determinate the in-plane thermal diffusivity of n-GaAs wafer. It was found that in-plane and out-of-plane thermal diffusivities of the GaAs wafer are very close, as expected, within the limit of measurement errors. The results show that the LIT technique in transmission configuration can provide spatial information about both the (effective) infrared absorption coefficient and thermal diffusivity of semiconductor crystals.

Details

Language :
English
ISSN :
09570233 and 13616501
Database :
OpenAIRE
Journal :
Measurement Science and Technology, Measurement Science and Technology, 2017, 28 (2), pp.025008. ⟨10.1088/1361-6501/aa4f69⟩, Measurement Science and Technology, IOP Publishing, 2017, 28 (2), pp.025008. ⟨10.1088/1361-6501/aa4f69⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....206beeb7c7e0a5cff8eedeb1d08275bb
Full Text :
https://doi.org/10.1088/1361-6501/aa4f69⟩