Lo stress del film sottile si riferisce a un assortimento di imperfezioni strutturali che provocano il degrado o il guasto di strati microscopici di materiale ottico o conduttivo. Può verificarsi un numero qualsiasi di problemi quando la pellicola viene prodotta o applicata in modo improprio a un prodotto. Con strati a volte spessi solo pochi atomi, le interazioni non pianificate tra i materiali possono avere un effetto pronunciato sulle prestazioni del film. In considerazione di queste numerose influenze, possono verificarsi diversi tipi chiave di stress da film sottile. Questi includono lo stress epitassiale, lo stress termico e lo stress di crescita, così come 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 sulla pellicola sottile per una moltitudine di applicazioni con lunghezze d’onda della luce, come nei componenti ottici di fotocopiatrici, scanner e pannelli solari a pellicola sottile. I prodotti possono anche beneficiare di miglioramenti del materiale a film sottile, come la 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 varie sfide di produzione e deposizione offrono un obiettivo mobile per l’innovazione e la raffinatezza.
Lo stress del 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 incrinarsi o svuotarsi e talvolta si solleva dal suo supporto di supporto, 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 di un film si allineano perfettamente con quelli del substrato o del materiale di supporto. Uno stress da disadattamento si verifica quando la pellicola 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 incongruenze durante il processo di deposizione. Lo stress si verifica 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 da film sottile è noto come stress superficiale. Si verifica come unità di forza per unità di lunghezza durante la deposizione. Questo tipo è in contrasto con l’energia superficiale, che è l’equilibrio della temperatura o della reazione chimica su un’area unitaria di superficie. I bordi dei grani 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 sollecitazione desiderate all’interno di una determinata temperatura o proprietà del materiale di un film sottile. Tali fattori lavorano insieme ad altri processi di controllo, come temperature e flussi di gas, per creare precisioni target nella produzione di film sottili. Il bilanciamento di questi processi può ridurre al minimo le interferenze distruttive e ottimizzare le prestazioni di questa tecnologia microscopica.