La tensión de película delgada se refiere a una variedad de imperfecciones estructurales que resultan en la degradación o falla de capas microscópicas de material óptico o conductor. Pueden surgir muchos problemas cuando la película se produce o se aplica incorrectamente a un producto. Con capas a veces de solo unos pocos átomos de espesor, las interacciones no planificadas entre materiales pueden tener un efecto pronunciado en el rendimiento de la película. En vista de estas muchas influencias, pueden ocurrir varios tipos clave de tensión de película delgada. Estos incluyen estrés epitaxial, estrés térmico y estrés de crecimiento, así como otros procesos de deformación.
La adopción de la tecnología de película delgada desafía el desarrollo de los procesos de fabricación y deposición para adaptarse a una amplia variedad de productos. Las tecnologías domésticas y científicas se basan en la película delgada para una multitud de aplicaciones de longitud de onda de luz, como en los componentes ópticos de fotocopiadoras, escáneres y paneles solares de película delgada. Los productos también pueden beneficiarse de las mejoras del material de película fina, como la resistencia al rayado o al impacto. La película fina manipula las propiedades de longitud de onda y conductancia y amplía las capacidades de numerosas tecnologías. Sus variados desafíos de fabricación y deposición ofrecen un objetivo en movimiento para la innovación y el refinamiento.
El estrés de la película delgada es el resultado de problemas de deposición, procesos térmicos y tecnologías láser, entre otras causas. Generalmente, la película delgada se fabrica utilizando métodos que presentan características, fortalezas y deficiencias únicas. La película se puede agrietar o anular y, a veces, se levanta de su medio de sustrato, mientras que otros procesos pueden interferir con características como la resistencia a la humedad u oxidación.
La tensión de la película delgada epitaxial ocurre cuando las celosías de cristal en una película se alinean perfectamente con las del sustrato o material de soporte. Se produce una tensión de desajuste cuando la película y el material se convierten en un solo cristal. El estrés térmico se deriva de las diferencias de temperatura bajo la influencia de la expansión térmica. Este tipo de estrés a menudo ocurre en equipos sujetos a cambios de temperatura o extremos.
El estrés de la película delgada de crecimiento, también conocido como estrés intrínseco, se deforma debido a inconsistencias durante el proceso de deposición. El estrés surge típicamente cuando el espesor de la película se ha estratificado de manera desigual. Pueden ocurrir varios estados a través de diferencias de compresión, tensión o relajación en la coalescencia de los cristales.
Otro tipo de tensión de película delgada se conoce como tensión superficial. Ocurre como una unidad de fuerza por unidad de longitud durante la deposición. Este tipo contrasta con la energía superficial, que es el equilibrio de temperatura o reacción química en una unidad de área de superficie. Los límites de los granos pueden generar estrés, ya que los cristales exhiben una flexibilidad limitada en sus interacciones.
Como resultado de la tensión de la película delgada, los efectos en general pueden alterar el rendimiento de la película delgada, deformándola de manera inconsistente en su área de superficie. Es vital comprender y crear las variaciones de tensión deseadas dentro de la temperatura o las propiedades del material dadas a una película delgada. Dichos factores trabajan junto con otros procesos de control, como temperaturas y flujos de gas, para crear precisiones objetivo en la producción de películas delgadas. Equilibrar estos procesos puede minimizar la interferencia destructiva y optimizar el rendimiento de esta tecnología microscópica.