Qu'est-ce qu'un dispositif à couche mince?
Un dispositif à couche mince est tout type de composant basé sur des couches de matière extrêmement fines, généralement en silicium semi-conducteur, de nanomètres ou de milliardièmes de mètre d'épaisseur, et parfois superposées pour former un dispositif ou un circuit complexe à couches minces. Cela peut concerner des réseaux de transistors utilisés pour fabriquer des microprocesseurs pour ordinateurs, des systèmes micro-électro-mécaniques (MEMS), détecteurs minutieux utilisés pour détecter tout, des détecteurs de radon et de fumée dans les détecteurs d'incendie domestiques aux mouvements mécaniques, aux variations de température, missiles guidés. Parmi les autres applications d'un dispositif à couches minces, on peut citer les revêtements, tels que le procédé d'argentage pour les miroirs, les couches optiques pour conférer aux lentilles des qualités uniques, et les films magnétiques à base de composés de fer comme nouvelle forme de mémoire d'ordinateur. Les batteries avancées, les produits pharmaceutiques et les applications de cellules solaires, telles que les tuiles de toit qui génèrent leur propre énergie électrique, reposent également sur un dispositif à couche mince, d’une forme ou d’une autre.
Il existe divers procédés chimiques, physiques et à base électrique pour générer des films minces, dont certains sont capables de déposer des couches de film jusqu'au niveau fini d'atomes simples. Les premières formes de succès commercial pour le dépôt de couches minces impliquaient des composés semi-conducteurs de silicium. Le silicium pur, en tant qu'isolant complet, est dopé ou implanté avec des ions individuels de phosphore ou de bore à raison d'un atome de phosphore ou de bore pour chaque milliard d'atomes de silicium, ce qui confère au film mince des propriétés électriques semi-conductrices. Les nouvelles méthodes de dépôt de couches minces impliquent désormais la création de couches extrêmement fines de composés polymères, qui trouvent des applications dans les cellules solaires flexibles et les diodes électroluminescentes organiques (OLED) utilisées pour créer des panneaux d'affichage pour les téléviseurs, les écrans d'ordinateur et les panneaux d'affichage électriques.
Le processus de dépôt de couches minces est une science très exigeante et précise, en partie à cause du matériau délicat le plus couramment utilisé pour produire des composants de dispositifs à couches minces, le silicium semi-conducteur (SGS). Des décennies de recherche et développement dans ce domaine ont permis d’adapter la technologie des couches minces aux nouveaux domaines de la science des matériaux. L'utilisation des connaissances en matière de fabrication des dépôts de couches minces, associée aux avancées de la recherche en nanotechnologie, a conduit à une gamme de plus en plus large d'applications de dispositifs à couches minces.
Des micro-points sont générés et placés sur des conteneurs de médicaments afin d'empêcher l'importation de produits pharmaceutiques contrefaits, et des films minces sont maintenant intégrés aux efforts anti-contrefaçon avec de l'argent. Les implants médicaux, tels que les endoprothèses vasculaires, sont un dispositif à film mince destiné à améliorer le flux sanguin dans les artères. Ils sont recouverts de couches microscopiques de médicaments puissants destinés à une libération lente dans le sang. Des utilisations dans les tests de toxicologie à la livraison de médicaments anticancéreux puissants en quantités extrêmement réduites qui seraient autrement mortelles, en passant par le tissage de films minces dorés et argentés en tissus de luxe, le concept de dispositif à film mince est appliqué dans un nombre croissant de domaines. et des industries qui passent souvent inaperçues auprès du public en raison de leur taille extrêmement réduite et de leurs fonctions cachées.