Was sind die verschiedenen Arten von Dünnschicht-Substraten?

Dünne Filme mit einer Dicke von weniger als einem Nanometer bis zu einigen Mikrometern sind viel zu dünn und empfindlich, um ohne die Hilfe eines Substrats gehandhabt zu werden. Die Filme müssen auf der Oberfläche eines Substrats erzeugt werden und bleiben nach ihrer Herstellung an diesem Material haften. Es gibt viele verschiedene Arten von Dünnfilmsubstraten, und Ingenieure wählen ein Substrat basierend auf der beabsichtigten Verwendung des Dünnfilms. Die Substrate können aus Metall, Keramik, Glas, Kunststoff oder Kombinationen dieser Materialien bestehen.

Keramische Dünnfilmsubstrate werden für eine Vielzahl von Dünnfilmen verwendet, einschließlich solcher, die zur Verwendung in der Elektronik bestimmt sind. Supraleiter, Halbleiter und Mikrochips verwenden üblicherweise einen dünnen Film, der auf einem Keramiksubstrat aufgewachsen wird. Einige übliche Keramiksubstrate sind Aluminiumoxid, Berylliumoxid und Aluminiumnitrid.

Aluminiumoxid ist das am häufigsten verwendete Keramiksubstrat, vor allem, weil die zu seiner Herstellung verwendeten Materialien leicht verfügbar und kostengünstig sind. Das Material ist langlebig, leitet Wärme gut und ist beständig gegen starke Säuren und Basen. Berylliumoxid ist eine weitere häufige Wahl, da es einen hohen Schmelzpunkt aufweist und ein ausgezeichneter Isolator ist.

Aluminiumnitrid, ein Material, das bis zu 1.370 Grad Celsius stabil bleibt, ist eines der am häufigsten verwendeten Keramik-Dünnschichtsubstrate. Es leitet auch Wärme schnell und dehnt sich beim Erhitzen nicht aus. Die zur Herstellung des Substrats verwendeten Chemikalien reagieren nicht mit den in typischen Halbleitern verwendeten. Dieses Material wird häufig für Kühlkörper, Mikrowellengeräte, Leistungstransistoren und in Materialien verwendet, die zur Handhabung von Objekten bei hohen Temperaturen verwendet werden.

Glas oder klarer Kunststoff werden üblicherweise als Dünnfilmsubstrate in optischen Geräten wie Mikroskopen und Teleskopen verwendet. Diese Substrate können mit verschiedenen Dünnfilmlinsen ausgestattet werden, die für eine Vielzahl von Funktionen ausgelegt werden können. Sie können den Bereich der Lichtfrequenzen einschränken, die durch eine Linse zugelassen werden, oder bestimmte Lichtfrequenzen verbessern. Unterschiedliche Linsen werden nach unterschiedlichen Spezifikationen entworfen, und ein einziges Glassubstrat kann mit einer Reihe unterschiedlicher Dünnfilmfilter ausgestattet werden, die die Lichtqualität auf verschiedene Weise verändern.

Einige Metalle können auch als Dünnfilmsubstrate verwendet werden. Die Eigenschaften spezifischer Metalle werden verwendet, um zu bestimmen, welche dünnen Filme sie am besten unterstützen würden. Metallische Substrate werden in einer Vielzahl von Dünnfilmvorrichtungen verwendet, einschließlich einiger elektronischer Vorrichtungen.