Le processus de film mince peut impliquer un certain nombre de procédures chimiques ou physiques différentes. Les techniques de traitement des couches minces les plus courantes utilisent des produits chimiques liquides ou gazeux, des méthodes d’évaporation ou le processus de pulvérisation cathodique. Les combinaisons de ces techniques sont également courantes dans le procédé à couche mince, ce qui permet un meilleur contrôle des propriétés du produit final. Le processus de film mince peut être de nature physique ou chimique.
Des produits chimiques, sous forme liquide ou gazeuse, peuvent être utilisés pour créer un film mince. Le dépôt chimique en phase vapeur, par exemple, expose un matériau à un produit chimique qui se décompose ou réagit avec le matériau. Il y a souvent des sous-produits dangereux ou volatils créés au cours de ce processus, les laboratoires doivent donc être équipés pour éliminer les produits chimiques résultants. Le chauffage du substrat peut améliorer la croissance du film mince pendant le dépôt chimique en phase vapeur.
L’évaporation est un autre processus courant de film mince. Lors de l’évaporation, le matériau cible est chauffé jusqu’à ce qu’il s’évapore ou se sublime. Une fois que la substance est un gaz, elle est libérée dans une chambre qui contient le substrat sur lequel se formera le film mince. La substance heurte le substrat et forme un film mince.
Il existe un certain nombre de machines différentes qui peuvent être utilisées pour évaporer les matériaux cibles. Ces machines peuvent chauffer un matériau cible sur une bobine chauffée, une plaque ou dans une chambre chauffée. Les substances peuvent également s’évaporer si elles sont frappées par un faisceau d’électrons ou de photons de haute intensité, tels que ceux émis par un laser.
Le procédé de pulvérisation cathodique, également appelé dépôt par pulvérisation cathodique ou pulvérisation cathodique réactive par magnétron, est un procédé à couche mince couramment utilisé. Au cours de ce processus, un substrat est placé dans une chambre à vide dans une machine spécialisée. L’air est aspiré hors de la chambre et le matériau cible est libéré dans la chambre sous forme de gaz. Des aimants puissants créent une charge qui provoque l’ionisation du matériau cible et son dépôt sur le substrat. Le déplacement du substrat d’avant en arrière au cours de ce processus garantit que le film mince est uniformément réparti sur sa surface.
Le processus de film mince crée des films minces de divers éléments ou molécules dont l’épaisseur varie entre quelques et quelques centaines d’atomes. Les films minces ont de nombreuses utilisations et sont des composants courants dans les ordinateurs, les appareils optiques et comme filtres de couleur pour les appareils photo et les télescopes. Les films minces sont généralement fabriqués à partir de titane, d’aluminium, d’or, d’argent et d’alliages de ces métaux. Les substrats courants comprennent les métaux, les plastiques, le verre et la céramique.