Qu'est-ce que la caractérisation des couches minces?
La caractérisation des couches minces décrit l’analyse de la composition de couches microscopiques de matériaux utilisés pour l’optique et l’amélioration des semi-conducteurs. Ces matériaux servent à de nombreuses industries et technologies en modifiant de nombreuses caractéristiques de surface, telles que l'optique, la conductivité, la durabilité et d'autres propriétés. La nanométrologie fait référence à des mesures spécifiques des caractéristiques microscopiques, tandis que la caractérisation peut être décomposée en une analyse qualitative et quantitative de nombreux traits. Celles-ci peuvent inclure des observations de propriétés optiques, électriques et magnétiques.
De nombreuses utilisations courantes et uniques des films minces font de l'analyse précise de la composition un processus essentiel. De nombreuses techniques et outils sont utilisés dans le processus de développement. Celles-ci servent la recherche et le développement et aident à assurer le contrôle de la qualité en production. Deux caractéristiques principales de la caractérisation des couches minces incluent l'observabilité du processus et la capacité d'estimer avec précision les propriétés du film avec les méthodes disponibles. Les méthodes courantes peuvent inclure les types spectrophotométrique, interférométrique et ellipsométrique; d'autres incluent des processus photothermiques et combinés.
Le dépôt fait référence à l'application d'un film sur des surfaces en utilisant diverses techniques complexes. Cela crée un besoin de capteurs en temps réel capables de mesurer les propriétés des films minces en place. Les techniques spectrophotométriques pour la caractérisation des couches minces comprennent l'analyse de la réflectance et de la transmittance des propriétés optiques. Les techniques ellipsométriques observent les changements de polarisation de la lumière passant sur les films selon un angle d’incidence de réfraction et en fonction de leur portion de la bande spectrale. Les spectrophotomètres et les ellipsomètres sont des machines conçues pour effectuer ces analyses.
L'interférométrie est une méthode de caractérisation des couches minces qui utilise des interférogrammes pour mesurer l'épaisseur et la rugosité des couches. Ces qualités géométriques sont observées par le biais de réflexions et de transmissions lumineuses au moyen de microscopes à interférence et d'interféromètres. Les techniques photothermiques déterminent les propriétés d'absorption, telles que la température et les propriétés thermophysiques, à l'aide de mesures optiques. Les mesures peuvent inclure la calorimétrie laser, le déplacement photothermique, le microphone cellule photo-acoustique à gaz et le mirage.
D'autres techniques combinent ces méthodes pour convenir. Les couches superficielles des films minces présentent souvent des propriétés différentes de celles de leurs caractéristiques en vrac composites. Les modèles de caractérisation des couches minces structurelles évaluent les défauts et la non-uniformité, les incohérences de volume et optiques, ainsi que les paramètres de couche de transition. À l'échelle nanotechnologique, les surfaces épaisses de quelques couches atomiques seulement doivent être déposées et évaluées avec précision. En analysant minutieusement toutes les caractéristiques, les défauts et les modèles structurels et expérimentaux, les producteurs peuvent utiliser des méthodes et des installations optimales pour le processus de développement de couches minces.
Les industries spécialisées des films minces comprennent les entreprises qui se spécialisent dans la fabrication d'équipements de dépôt, la métrologie et la caractérisation, ainsi que dans les services associés. Ces matériaux sont essentiels à de nombreux produits et composants. Les catégories peuvent inclure les améliorations apportées à la microélectronique, à l'optique, aux surfaces antireflet et résistantes aux chocs, et bien d'autres, dans les technologies de petite et grande taille.