Quels sont les différents types de matériaux en couche mince?
Il existe une grande variété de matériaux en film mince. Certains métaux sont populaires car ils sont malléables et faciles à transformer en feuilles minces. Avec la science des nanotechnologies, la manipulation d'atomes et de molécules, les éléments liquides et gazeux instables peuvent également être utilisés comme matériaux efficaces.
Les miroirs utilisent des films minces et, dans ce type d'application, des métaux tels que l'aluminium, l'argent et le cuivre sont utilisés. L'étain est mélangé lorsque l'argent est utilisé pour faire le dernier lien avec la surface du verre. Des procédés plus modernes et économiques utilisent des métaux liquides en tant que matériaux en film mince. Le nitrate d'argent, par exemple, est dilué avec d'autres produits chimiques, versé sur une surface et laissé sécher, ce qui donne un miroir.
Des appareils plus modernes utilisent également des films minces, tels que des panneaux solaires, des télescopes très puissants et même des puces mémoire. Ces technologies exigent que les films minces soient appliqués de manière si précise et lisse que des composés plus avancés soient développés pour obtenir un revêtement uniforme. Le (di) séléniure de cuivre indium gallium (CIGS) est l’un des matériaux en couches minces les plus populaires, en particulier pour les panneaux solaires, car ils peuvent absorber l’énergie solaire. Le silicone cristallin est également un composant standard pour les panneaux solaires.
Une solution à base de liquide a été recherchée comme matériau possible pour les films minces. Les nanofibres et autres liquides forment un mélange qui, lorsqu'il est agité, peut recouvrir une surface en quelques secondes seulement. Cette solution permet de produire des matériaux en couche mince plus abordables, plus respectueux de l'environnement et plus faciles à appliquer.
Le choix parmi divers matériaux en film mince peut dépendre de la technique d'application du film mince, qu'il s'agisse d'un dépôt chimique ou physique. Lors d'un dépôt chimique, les liquides ou les vapeurs subissent un changement chimique lorsqu'ils interagissent avec une surface, ce qui entraîne un revêtement uniforme d'un film mince. Un exemple courant en est la galvanoplastie, un processus qui utilise un champ électrique pour recouvrir un objet avec des ions métalliques. Le dépôt physique, par contre, ne fait que changer l'état d'un matériau, le transformant généralement en solide. Le dépôt par pulvérisation en est un exemple. La surface solide éjecte peu de ses atomes dans un plasma, formant un film mince.
Outre les matériaux en film mince, la surface, ou les matériaux cibles, est également un élément important. Le verre est le matériau cible standard, car il adhère bien à de nombreux éléments. D'autres matériaux tels que la céramique, la feuille de métal et le plastique apparaissent comme des surfaces possibles pour les films minces, car ils sont moins coûteux que le verre.