Dünnfilmbeschichtungen bestehen aus dielektrischen, metallischen und oxidischen Verbindungen, die üblicherweise in der Halbleiterindustrie, im Militär und in optischen Bauelementen verwendet werden. Herstellungsverfahren beinhalten typischerweise physikalische Dampfabscheidung, wie beispielsweise Sputterabscheidung oder chemische Dampfabscheidung, bei der chemische Reaktionen und hochenergetische Plasmen verwendet werden, um den Film abzuscheiden. Beschichtungen, die als Dünnfilme klassifiziert werden, werden im Allgemeinen als maximal ein Mikrometer oder 1,000 Nanometer dick angesehen und können ferromagnetisch, keramisch oder ein gewisses Maß an leitfähigem oder isolierendem Material sein.
Optische Beschichtungen sind eines der Hauptproduktionsgebiete für Dünnfilmbeschichtungen und bieten wichtige Anwendungen wie Laserfilter und Augenschutz für die Laserchirurgie in der Medizin. Antireflexbeschichtungen werden häufig in Linsen in Kameras, Teleskopen und Digital-Video-Disc-(DVD)-Playern verwendet, um die normale Lichtreflexion zu reduzieren, die die Leistung solcher Geräte beeinträchtigen würde. Einige Dünnfilmbeschichtungen auf dem Gebiet der Optik sind auch mehrschichtig, um unterschiedlich mit verschiedenen Wellenlängen des Lichts zu interagieren, und werden in Computermonitoren, Brillen mit sowohl reflektierenden als auch antireflektierenden Eigenschaften und Fernsehkameras verwendet. Reflektierende optische Beschichtungen sind spiegelartig und bestehen normalerweise aus Aluminium, Gold oder Silber, wo sie in Fotokopiergeräten, Barcode-Scannern und industriellen und militärischen Hochleistungslasern verwendet werden.
Keramische Dünnschichten werden zum Beschichten von Schneidwerkzeugen verwendet, die chemischen und thermischen Belastungen ausgesetzt sind, in medizinischen Anwendungen aufgrund ihrer inerten Eigenschaften und in vielen anderen Bereichen. Substrate für Lithium-Ionen-Batterien, die aus keramischen Dünnfilmbeschichtungen bestehen, werden seit 2011 in der Elektronikindustrie verwendet und durch über ein Jahrzehnt Forschung am Oak Ridge National Laboratory in den USA perfektioniert. Die Keramikbasis für den integrierten Schaltkreis ist eine Plattform für implantierte Batterien, die in einem weiten Temperaturbereich von -4° bis 284° Celsius betrieben werden können und jede Form und Größe haben Schaltungen breitere Anwendungen als die konventioneller Bauart. Ihre Fähigkeit, bei Bedarf bei einer Temperatur von bis zu 20° Fahrenheit (140° Celsius) zu funktionieren, macht sie für Sensoren, Smartcards und implantierbare medizinische Geräte wie Defibrillatoren und neuronale Stimulatoren nützlich.
Farbstoffsensibilisierte Solarzellen (DSSCs) basieren ebenfalls auf der Dünnfilmabscheidung von Titandioxid, TiO2, obwohl sie normalerweise 5 bis 20 Mikrometer dick sind. Die Technologie umfasst eine Kombination aus Dünnfilmbeschichtungen aus Keramik, Halbleitern und optischen Materialien und ist für eine 20-jährige Sonneneinstrahlung ausgelegt. Festkörperdesigns für die Elektronik dieser Solarzellen versprechen, sie kostengünstiger und einfacher herzustellen als Standard-Solarzellen auf Siliziumbasis.