Quali sono i diversi tipi di substrati a film sottile?
I film sottili che misurano da meno di un nanometro a pochi micrometri di spessore sono fin troppo sottili e delicati per essere maneggiati senza l'ausilio di un substrato. I film devono essere creati sulla superficie di un substrato e rimanere attaccati a questo materiale dopo la loro realizzazione. Esistono molti tipi diversi di substrati a film sottile e gli ingegneri hanno scelto un substrato basato sull'uso previsto del film sottile. I substrati possono essere realizzati in metallo, ceramica, vetro, plastica o combinazioni di questi materiali.
I substrati ceramici a film sottile vengono utilizzati per una varietà di film sottili, compresi quelli destinati all'uso nell'elettronica. Superconduttori, semiconduttori e microchip utilizzano comunemente un film sottile che viene coltivato su un substrato ceramico. Alcuni substrati ceramici comuni sono allumina, berillia e nitruro di alluminio.
L'allumina è il substrato ceramico più comunemente usato soprattutto perché i materiali utilizzati per crearlo sono prontamente disponibili ed economici. Il materiale è durevole, conduce bene il calore ed è resistente agli acidi e alle basi forti. La berillia è un'altra scelta comune perché ha un alto punto di fusione ed è un ottimo isolante.
Un materiale che rimane stabile fino a 2.498 gradi Fahrenheit (1.370 gradi Celsius), il nitruro di alluminio è un altro dei più comuni substrati ceramici a film sottile. Inoltre conduce rapidamente il calore e non si espande quando riscaldato. Le sostanze chimiche utilizzate per produrre il substrato non reagiscono con quelle utilizzate nei semiconduttori tipici. Questo materiale viene spesso utilizzato per dissipatori di calore, dispositivi a microonde, transistor di potenza e materiali utilizzati per la manipolazione di oggetti ad alte temperature.
Il vetro o la plastica trasparente sono comunemente utilizzati substrati a film sottile trovati in dispositivi ottici, come microscopi e telescopi. Questi substrati possono essere equipaggiati con varie lenti a film sottile, che possono essere progettate per svolgere una varietà di funzioni. Possono restringere la gamma di frequenze luminose consentite attraverso un obiettivo o migliorare determinate frequenze luminose. Lenti diverse sono progettate secondo specifiche diverse e un singolo substrato di vetro può essere dotato di numerosi filtri a film sottile che cambiano le qualità della luce in diversi modi.
Alcuni metalli possono anche essere usati come substrati a film sottile. Le proprietà di metalli specifici vengono utilizzate per determinare quali film sottili supporterebbero meglio. I substrati metallici sono utilizzati in una varietà di dispositivi a film sottile, inclusi alcuni dispositivi elettronici.