薄膜ストレスとは

薄膜応力とは、光学材料または導電性材料の微視的な層の劣化または破損を引き起こすさまざまな構造的欠陥を指します。 フィルムが不適切に製造されたり、製品に適用されたりすると、多くの問題が発生する可能性があります。 層が数原子の厚さしかない場合、材料間の予期しない相互作用がフィルムの性能に顕著な影響を与える可能性があります。 これらの多くの影響を考慮すると、いくつかの重要なタイプの薄膜応力が発生する可能性があります。 これらには、エピタキシャル応力、熱応力、成長応力、およびその他の変形プロセスが含まれます。

薄膜技術の採用は、製造および堆積プロセスの開発に挑戦し、幅広い品揃えに対応します。 家庭用および科学技術は、コピー機、スキャナー、薄膜太陽電池パネルの光学部品など、多くの光波長用途で薄膜に依存しています。 製品は、引っかき傷や耐衝撃性などの薄膜材料の強化の恩恵を受けることもできます。 薄膜は、波長とコンダクタンスの特性を操作し、多くの技術の機能を拡張します。 さまざまな製造および成膜の課題により、革新と改良の目標が変わります。

薄膜応力は、他の原因の中でも特に、堆積の問題、熱プロセス、レーザー技術から生じます。 一般的に、薄膜は、独自の特性、強度、および欠点を示す方法を使用して製造されます。 フィルムは割れたり、ボイドができたり、基板媒体から浮き上がることがありますが、他のプロセスは、耐湿性や酸化などの特性を妨げる可能性があります。

薄膜の結晶格子が基板または支持材料の結晶格子に対して完全に整列すると、エピタキシャル薄膜応力が発生します。 膜と材料が単結晶になると、不適合応力が生じます。 熱応力は、熱膨張の影響下の温度差に由来します。 このタイプのストレスは、温度変化や極端な条件にさらされる機器でよく発生します。

成長薄膜応力は、固有応力としても知られ、堆積プロセス中の不整合により変形します。 応力は通常、膜厚が不均一に積層されている場合に発生します。 結晶の合体における圧縮、張力、または緩和の違いにより、さまざまな状態が発生します。

別のタイプの薄膜応力は、表面応力として知られています。 堆積中の単位長さあたりの力の単位として発生します。 このタイプは、表面エネルギーとは対照的です。表面エネルギーは、表面の単位面積での温度または化学反応のバランスです。 結晶は相互作用の柔軟性が限られているため、粒界は応力を発生させる可能性があります。

薄膜ストレスの結果として、一般に効果は薄膜の性能を変化させ、その表面積全体で薄膜を一貫して変形させる可能性があります。 薄膜の所定の温度または材料特性内で、所望の応力変動を理解して作成することが重要です。 このような要因は、温度やガス流量などの他の制御プロセスと連携して、薄膜生産の目標精度を生み出します。 これらのプロセスのバランスを取ることで、破壊的な干渉を最小限に抑え、この顕微鏡技術のパフォーマンスを最適化できます。