Co je tenký filmový stres?
Tenké filmové napětí označuje sortiment strukturálních nedokonalostí, které vedou k degradaci nebo poruše mikroskopických vrstev optického nebo vodivého materiálu. Pokud je film nesprávně vyroben nebo aplikován na produkt, může nastat jakýkoli počet problémů. U vrstev někdy jen pár atomů tlustých, neplánované interakce mezi materiály mohou mít výrazný vliv na výkon filmu. Vzhledem k těmto mnoha vlivům může nastat několik klíčových typů napětí tenkého filmu. Patří mezi ně epitaxiální napětí, tepelné napětí a růstové napětí, jakož i další deformační procesy.
Přijetí technologie tenkých vrstev je výzvou pro rozvoj výrobních a depozičních procesů tak, aby vyhovovaly široké škále produktů. Domácí a vědecké technologie se spoléhají na tenký film pro řadu aplikací s vlnovou délkou světla, jako například v optických komponentech v kopírkách, skenerech a tenkovrstvých solárních panelech. Výrobky mohou také těžit z vylepšení materiálu tenkého filmu, jako je odolnost proti poškrábání nebo nárazu. Tenký film manipuluje s vlnovou délkou a vodivostí a rozšiřuje možnosti mnoha technologií. Jeho rozmanité výzvy při výrobě a ukládání nabízejí pohyblivý cíl pro inovace a zdokonalování.
Tenký filmový stres je mimo jiné důsledkem depozičních problémů, tepelných procesů a laserových technologií. Obecně se tenký film vyrábí za použití metod, které vykazují jedinečné vlastnosti, silné stránky a nedostatky. Fólie může prasknout nebo vyprázdnit a někdy se zvedne ze svého substrátového média, zatímco jiné procesy mohou narušovat vlastnosti, jako je odolnost vůči vlhkosti nebo oxidaci.
Epitaxiální napětí v tenkém filmu se vyskytuje, když krystalové mřížky ve filmu jsou dokonale vyrovnány s tými v substrátu nebo podpůrném materiálu. Pokud se film a materiál stanou monokrystalem, dojde k chybnému napětí. Tepelné namáhání vyplývá z teplotních rozdílů pod vlivem tepelné roztažnosti. Tento typ stresu se často vyskytuje v zařízeních, které jsou vystaveny změnám teploty nebo extrémům.
Růst tenkého filmu, jinak známý jako vnitřní stres, malformuje v důsledku nesrovnalostí během procesu depozice. Stres obvykle vzniká, když je tloušťka filmu nerovnoměrně navrstvena. Různými stavy mohou nastat v důsledku komprese, napětí nebo relaxačních rozdílů v koalescenci krystalů.
Jiný typ napětí tenkého filmu je známý jako povrchové napětí. Vyskytuje se jako jednotka síly na jednotku délky během ukládání. Tento typ stojí v kontrastu s povrchovou energií, která je rovnováhou teploty nebo chemické reakce na jednotkové ploše povrchu. Hranice zrna mohou vyvolat stres, protože krystaly vykazují omezenou flexibilitu ve svých interakcích.
V důsledku napětí tenkého filmu mohou efekty obecně měnit výkon tenkého filmu a deformovat jej nekonzistentně na jeho povrchové ploše. Je nezbytné pochopit a vytvořit požadované změny napětí v dané teplotě nebo materiálech tenkého filmu. Takové faktory spolupracují s jinými regulačními procesy, jako jsou teploty a toky plynu, k dosažení cílové přesnosti při výrobě tenkých vrstev. Vyvážení těchto procesů může minimalizovat destruktivní rušení a optimalizovat výkon této mikroskopické technologie.