La caracterización de película delgada describe el análisis de composición de capas microscópicas de materiales utilizados para la mejora de la óptica y los semiconductores. Estos materiales sirven a muchas industrias y tecnologías al alterar numerosas características de la superficie, como ópticas, conductoras, durabilidad y otras propiedades. La nanometrología se refiere a mediciones específicas de las características microscópicas, mientras que la caracterización se puede dividir en análisis cualitativo y cuantitativo de numerosas características. Estos pueden incluir observaciones de propiedades ópticas, eléctricas y magnéticas.
Muchos usos comunes y únicos de películas delgadas hacen que el análisis preciso de la composición sea un proceso vital. Se emplean numerosas técnicas y herramientas en el proceso de desarrollo. Estos sirven a la investigación y el desarrollo y ayudan a garantizar el control de calidad en la producción. Dos consideraciones principales en la caracterización de películas delgadas incluyen la observabilidad del proceso y la capacidad de estimar con precisión las propiedades de la película con los métodos disponibles. Los métodos comunes pueden incluir tipos espectrofotométricos, interferométricos y elipsométricos; otros incluyen procesos fototérmicos y combinados.
La deposición se refiere a la aplicación de película sobre superficies utilizando varias técnicas complejas. Esto crea la necesidad de sensores en tiempo real capaces de medir las propiedades de películas delgadas en su lugar. Las técnicas espectrofotométricas para la caracterización de películas delgadas incluyen el análisis de reflectancia y transmitancia de propiedades ópticas. Las técnicas elipsométricas observan cambios de polarización en la luz que pasa sobre películas con un ángulo de incidencia de refracción y de acuerdo con su porción de la banda espectral. Los espectrofotómetros y elipsómetros son máquinas diseñadas para realizar estos análisis.
La interferometría es un método de caracterización de películas delgadas que utiliza interferogramas para medir el espesor y la rugosidad de los límites de las películas. Estas cualidades geométricas se observan a través de reflejos de luz y transmisiones utilizando microscopios de interferencia e interferómetros. Las técnicas fototérmicas determinan las propiedades de absorción, como la temperatura y las propiedades termofísicas, utilizando medidas ópticas. Las mediciones pueden incluir calorimetría láser, desplazamiento fototérmico, celda-micrófono de gas fotoacústico y espejismo.
Otras técnicas combinan estos métodos para adaptarse. Las capas superficiales de película delgada a menudo muestran propiedades diferentes a las de sus características a granel compuestas. Los modelos de caracterización de película delgada estructural evalúan defectos y falta de uniformidad, volumen e inconsistencias ópticas, así como parámetros de capa de transición. En la escala nanotecnológica, las superficies de solo unas pocas capas atómicas de espesor deben depositarse y evaluarse con precisión. Al analizar a fondo todas las características, defectos y modelos estructurales y experimentales, los productores pueden utilizar métodos e instalaciones óptimos para el proceso de revelado de películas delgadas.
Las industrias especializadas en películas delgadas incluyen empresas que se concentran en la fabricación de equipos de deposición, metrología y caracterización, y servicios asociados. Estos materiales son vitales para numerosos productos y componentes. Las categorías pueden incluir las mejoras de microelectrónica, óptica, superficies antirreflectantes y resistentes a los impactos, y muchas más, en tecnologías pequeñas y grandes.