Che cos'è lo stress da film sottile?
Lo stress a film sottile si riferisce a un assortimento di imperfezioni strutturali che provocano il degrado o il fallimento di strati microscopici di materiale ottico o conduttivo. Qualsiasi numero di problemi può verificarsi quando il film viene prodotto o applicato in modo improprio a un prodotto. Con strati a volte solo pochi atomi di spessore, le interazioni non pianificate tra i materiali possono avere un effetto pronunciato sulle prestazioni del film. Alla luce di queste numerose influenze, possono verificarsi diversi tipi chiave di stress a film sottile. Questi includono stress epitassiale, stress termico e stress di crescita, nonché altri processi di deformazione.
L'adozione della tecnologia a film sottile sfida lo sviluppo dei processi di produzione e deposizione per accogliere un vasto assortimento di prodotti. Le tecnologie domestiche e scientifiche si basano sul film sottile per una moltitudine di applicazioni di lunghezza d'onda della luce, ad esempio nei componenti ottici di fotocopiatrici, scanner e pannelli solari a film sottile. I prodotti possono anche beneficiare di miglioramenti del materiale a film sottile, come resistenza ai graffi o agli urti. Il film sottile manipola le proprietà di lunghezza d'onda e conduttanza ed espande le capacità di numerose tecnologie. Le sue diverse sfide di produzione e deposizione offrono un obiettivo mobile per l'innovazione e la raffinatezza.
Lo stress da film sottile deriva da problemi di deposizione, processi termici e tecnologie laser, tra le altre cause. Generalmente, il film sottile viene prodotto utilizzando metodi che presentano caratteristiche, punti di forza e difetti unici. Il film può rompersi o svuotarsi e talvolta si solleva dal suo supporto di substrato, mentre altri processi potrebbero interferire con caratteristiche come la resistenza all'umidità o all'ossidazione.
Lo stress epitassiale del film sottile si verifica quando i reticoli cristallini in una pellicola si allineano perfettamente con quelli del substrato o del materiale di supporto. Uno stress disadattato si verifica quando il film e il materiale diventano un singolo cristallo. Lo stress termico deriva dalle differenze di temperatura sotto l'influenza dell'espansione del calore. Questo tipo di stress si verifica spesso in apparecchiature soggette a sbalzi di temperatura o estremi.
Lo stress da film sottile di crescita, altrimenti noto come stress intrinseco, si deforma a causa di incoerenze durante il processo di deposizione. Lo stress si presenta in genere quando lo spessore del film è stato stratificato in modo non uniforme. Vari stati possono verificarsi attraverso differenze di compressione, tensione o rilassamento nella coalescenza dei cristalli.
Un altro tipo di stress a film sottile è noto come stress superficiale. Si presenta come unità di forza per unità di lunghezza durante la deposizione. Questo tipo è in contrasto con l'energia superficiale, che è l'equilibrio di temperatura o reazione chimica su un'area unitaria della superficie. I confini del grano possono generare stress, poiché i cristalli mostrano una flessibilità limitata nelle loro interazioni.
A causa dello stress del film sottile, gli effetti in generale possono alterare le prestazioni del film sottile, deformandolo in modo incoerente sulla sua superficie. È fondamentale comprendere e creare le variazioni di stress desiderate all'interno della temperatura o delle proprietà del materiale fornite da un film sottile. Tali fattori collaborano con altri processi di controllo, quali temperature e flussi di gas, per creare precisioni target nella produzione di film sottile. Il bilanciamento di questi processi può ridurre al minimo le interferenze distruttive e ottimizzare le prestazioni di questa microscopica tecnologia.