La caractérisation des couches minces décrit l’analyse de la composition de couches microscopiques de matériaux utilisés pour l’optique et l’amélioration des semi-conducteurs. Ces matériaux servent de nombreuses industries et technologies en modifiant de nombreuses caractéristiques de surface, telles que les propriétés optiques, conductrices, de durabilité et autres. La nanométrologie fait référence à des mesures spécifiques des caractéristiques microscopiques, tandis que la caractérisation peut être décomposée en une analyse qualitative et quantitative de nombreux traits. Celles-ci peuvent inclure des observations des propriétés optiques, électriques et magnétiques.
De nombreuses utilisations courantes et uniques des films minces font de l’analyse précise de la composition un processus vital. De nombreuses techniques et outils sont utilisés dans le processus de développement. Ceux-ci servent à la recherche et au développement et aident à assurer le contrôle de la qualité de la production. Deux considérations principales dans la caractérisation des films minces incluent l’observabilité du processus et la capacité d’estimer avec précision les propriétés des films avec les méthodes disponibles. Les méthodes courantes peuvent inclure les types spectrophotométriques, interférométriques et ellipsométriques ; d’autres incluent des procédés photothermiques et combinés.
Le dépôt fait référence à l’application d’un film sur des surfaces à l’aide de diverses techniques complexes. Cela crée un besoin de capteurs en temps réel capables de mesurer les propriétés des films minces en place. Les techniques spectrophotométriques pour la caractérisation des couches minces comprennent l’analyse de la réflectance et de la transmittance des propriétés optiques. Les techniques ellipsométriques observent les changements de polarisation de la lumière passant sur les films à un angle d’incidence de réfraction, et selon leur portion de la bande spectrale. Les spectrophotomètres et les ellipsomètres sont des machines conçues pour effectuer ces analyses.
L’interférométrie est une méthode de caractérisation des couches minces qui utilise des interférogrammes pour mesurer l’épaisseur et la rugosité des limites des films. Ces qualités géométriques sont observées à travers des réflexions et des transmissions lumineuses à l’aide de microscopes interférométriques et d’interféromètres. Les techniques photothermiques déterminent les propriétés d’absorption, telles que la température et les propriétés thermophysiques à l’aide de mesures optiques. Les mesures peuvent inclure la calorimétrie laser, le déplacement photothermique, le microphone cellulaire à gaz photoacoustique et le mirage.
D’autres techniques combinent ces méthodes pour s’adapter. Les couches de surface en film mince présentent souvent des propriétés différentes de celles de leurs caractéristiques en vrac composites. Les modèles de caractérisation structurelle des couches minces évaluent les défauts et la non-uniformité, les incohérences de volume et optiques, ainsi que les paramètres de couche de transition. A l’échelle nanotechnologique, des surfaces de quelques couches atomiques seulement doivent être déposées et évaluées avec précision. En analysant minutieusement toutes les caractéristiques, défauts et modèles structurels et expérimentaux, les producteurs peuvent utiliser des méthodes et des installations optimales pour le processus de développement de couches minces.
Les industries spécialisées en couches minces comprennent des entreprises qui se concentrent sur la fabrication d’équipements de dépôt, la métrologie et la caractérisation, et les services associés. Ces matériaux sont vitaux pour de nombreux produits et composants. Les catégories peuvent inclure les améliorations de la microélectronique, de l’optique, des surfaces antireflet et résistantes aux chocs, et bien d’autres, dans les petites et grandes technologies.