Quels sont les différents types de substrats en couche mince?
Les films minces dont l'épaisseur varie de moins d'un nanomètre à quelques micromètres sont beaucoup trop minces et délicats pour être manipulés sans l'aide d'un substrat. Les films doivent être créés à la surface d'un substrat et rester attachés à ce matériau après leur fabrication. Il existe de nombreux types de substrats en film mince, et les ingénieurs ont choisi un substrat en fonction de l'utilisation prévue du film mince. Les substrats peuvent être en métal, en céramique, en verre, en plastique ou en une combinaison de ces matériaux.
Les substrats en film mince en céramique sont utilisés pour une variété de films minces, y compris ceux destinés à être utilisés en électronique. Les supraconducteurs, les semi-conducteurs et les micropuces utilisent généralement un film mince qui est développé sur un substrat en céramique. Certains substrats céramiques courants sont l’alumine, le béryllium et le nitrure d’aluminium.
L'alumine est le substrat céramique le plus couramment utilisé en grande partie parce que les matériaux utilisés pour le créer sont facilement disponibles et peu coûteux. Le matériau est durable, conduit bien la chaleur et résiste aux acides et bases forts. Le béryllia est un autre choix courant car il a un point de fusion élevé et constitue un excellent isolant.
Matériau qui reste stable jusqu'à 1 370 degrés Celsius, le nitrure d'aluminium est un autre des substrats en céramique à film mince les plus courants. Il conduit également la chaleur rapidement et ne se dilate pas lorsqu'il est chauffé. Les produits chimiques utilisés pour fabriquer le substrat ne réagissent pas avec ceux utilisés dans les semi-conducteurs classiques. Ce matériau est souvent utilisé pour les puits de chaleur, les dispositifs à micro-ondes, les transistors de puissance et dans les matériaux utilisés pour manipuler des objets à des températures élevées.
Le verre ou le plastique transparent sont des substrats en film mince couramment utilisés dans les dispositifs optiques, tels que les microscopes et les télescopes. Ces substrats peuvent être équipés de diverses lentilles à film mince, pouvant être conçues pour remplir diverses fonctions. Ils peuvent réduire la plage de fréquences de la lumière autorisée à travers une lentille ou améliorer certaines fréquences de la lumière. Différentes lentilles sont conçues selon différentes spécifications, et un seul substrat de verre peut être équipé de plusieurs filtres à film mince différents qui changent les qualités de la lumière de différentes façons.
Certains métaux peuvent également être utilisés comme substrats en film mince. Les propriétés de métaux spécifiques sont utilisées pour déterminer les films minces qu’ils supporteraient le mieux. Les substrats métalliques sont utilisés dans une variété de dispositifs à couches minces, y compris certains dispositifs électroniques.