Что такое тонкопленочный стресс?

Напряжение тонкой пленки относится к целому ряду структурных дефектов, которые приводят к разрушению или разрушению микроскопических слоев оптического или проводящего материала. При неправильном производстве или нанесении пленки на продукт может возникнуть любое количество проблем. При толщине слоев, составляющих всего несколько атомов, незапланированные взаимодействия между материалами могут оказывать существенное влияние на характеристики пленки. Ввиду этих многочисленных влияний может возникнуть несколько ключевых типов напряжения тонкой пленки. К ним относятся эпитаксиальное напряжение, тепловое напряжение и стресс роста, а также другие процессы деформации.

Внедрение технологии тонких пленок ставит под сомнение развитие процессов производства и осаждения для размещения широкого ассортимента продукции. Бытовые и научные технологии полагаются на тонкую пленку для множества применений с длиной волны света, таких как оптические компоненты в копирах, сканерах и тонкопленочных солнечных панелях. Продукты могут также извлечь выгоду из улучшений тонкопленочного материала, таких как царапина или ударопрочность. Тонкая пленка манипулирует свойствами длины волны и проводимости и расширяет возможности многих технологий. Его разнообразные проблемы производства и осаждения предлагают движущуюся цель для инноваций и усовершенствования.

Напряжение тонкой пленки является результатом других проблем, связанных с осаждением, тепловыми процессами и лазерными технологиями. Как правило, тонкая пленка изготавливается с использованием методов, которые представляют уникальные характеристики, сильные стороны и недостатки. Пленка может растрескиваться или образовывать пустоты, а иногда и подниматься из субстрата, в то время как другие процессы могут мешать таким характеристикам, как устойчивость к влаге или окислению

Эпитаксиальное напряжение в тонкой пленке возникает, когда кристаллические решетки в пленке идеально совмещаются с решеткой в ​​подложке или поддерживающем материале. Напряжение несоответствия возникает, когда пленка и материал становятся монокристаллом. Тепловое напряжение возникает из-за разницы температур под влиянием теплового расширения. Этот тип напряжения часто возникает в оборудовании, подверженном изменениям или экстремальным температурам.

Растущее напряжение тонкой пленки, также известное как внутреннее напряжение, искажается из-за несоответствий во время процесса осаждения. Напряжение обычно возникает, когда толщина пленки наслоена неравномерно. Различные состояния могут возникать из-за различий в сжатии, растяжении или релаксации при слиянии кристаллов.

Другой тип напряжения тонкой пленки известен как поверхностное напряжение. Это происходит как единица силы на единицу длины во время осаждения. Этот тип отличается от поверхностной энергии, которая представляет собой баланс температуры или химической реакции на единицу площади поверхности. Границы зерна могут создавать напряжение, поскольку кристаллы проявляют ограниченную гибкость в своих взаимодействиях.

В результате напряжения тонкой пленки эффекты в целом могут изменить характеристики тонкой пленки, деформируя ее непостоянно по всей площади поверхности. Важно понимать и создавать желаемые изменения напряжения в пределах заданной температуры или свойств материала тонкой пленки. Такие факторы работают вместе с другими процессами управления, такими как температуры и потоки газа, чтобы создать целевую точность при производстве тонких пленок. Балансировка этих процессов может минимизировать разрушительные помехи и оптимизировать производительность этой микроскопической технологии.