Che cos'è la caratterizzazione del film sottile?
La caratterizzazione a film sottile descrive l'analisi compositiva di strati microscopici di materiali utilizzati per il miglioramento dell'ottica e dei semiconduttori. Questi materiali servono molte industrie e tecnologie alterando numerose caratteristiche della superficie, come ottica, conduttiva, durabilità e altre proprietà. La nanometrologia si riferisce a misurazioni specifiche delle caratteristiche microscopiche, mentre la caratterizzazione può essere scomposta in analisi qualitative e quantitative di numerosi tratti. Questi possono includere osservazioni di proprietà ottiche, elettriche e magnetiche.
Molti usi comuni e unici dei film sottili rendono l'analisi accurata della composizione un processo vitale. Numerose tecniche e strumenti sono impiegati nel processo di sviluppo. Questi servono ricerca e sviluppo e aiutano a garantire il controllo di qualità nella produzione. Due considerazioni principali nella caratterizzazione del film sottile includono l'osservabilità del processo e la capacità di stimare con precisione le proprietà del film con i metodi disponibili. I metodi comuni possono includere tipi spettrofotometrici, interferometrici ed ellipsometrici; altri includono processi fototermici e combinati.
La deposizione si riferisce all'applicazione del film sulle superfici usando varie tecniche complesse. Ciò crea la necessità di sensori in tempo reale in grado di misurare le proprietà dei film sottili in atto. Le tecniche spettrofotometriche per la caratterizzazione del film sottile comprendono l'analisi della riflettanza e della trasmittanza delle proprietà ottiche. Le tecniche ellittometriche osservano i cambiamenti di polarizzazione della luce che passa sui film con un angolo di incidenza di rifrazione e in base alla loro porzione della banda spettrale. Gli spettrofotometri e gli ellipsometri sono macchine progettate per eseguire queste analisi.
L'interferometria è un metodo di caratterizzazione del film sottile che utilizza interferogrammi per misurare lo spessore e la rugosità del contorno dei film. Tali qualità geometriche sono osservate attraverso riflessi di luce e trasmissioni mediante microscopi e interferometri. Le tecniche fototermiche determinano le proprietà di assorbimento, come la temperatura e le proprietà termofisiche mediante misure ottiche. Le misurazioni possono includere calorimetria laser, spostamento fototermico, microfono a celle a gas fotoacustico e miraggio.
Altre tecniche combinano questi metodi per adattarsi. Gli strati di superficie a film sottile spesso mostrano proprietà diverse rispetto alle loro caratteristiche di massa composita. I modelli strutturali di caratterizzazione del film sottile valutano difetti e disuniformità, volume e incongruenze ottiche, nonché i parametri dello strato di transizione. Su scala nanotecnologica, le superfici spesse solo pochi strati atomici devono essere depositate e valutate con precisione. Analizzando a fondo tutte le caratteristiche, i difetti e i modelli strutturali e sperimentali, i produttori possono utilizzare metodi e strutture ottimali per il processo di sviluppo del film sottile.
Le industrie specializzate di film sottili includono aziende che si concentrano nella produzione di attrezzature per la deposizione, metrologia e caratterizzazione e servizi associati. Questi materiali sono fondamentali per numerosi prodotti e componenti. Le categorie possono includere i miglioramenti della microelettronica, dell'ottica, delle superfici antiriflesso e resistenti agli urti, e molte altre ancora, nelle tecnologie piccole e grandi.