Un dispositif à couche mince est tout type de composant basé sur des couches de matière extrêmement minces, généralement celle de silicium semi-conducteur, de quelques nanomètres ou milliardièmes de mètre d’épaisseur, et parfois superposées pour former un dispositif ou un circuit à couche mince complexe. Cela peut impliquer n’importe quoi, des réseaux de transistors utilisés pour fabriquer des microprocesseurs pour ordinateurs, aux systèmes micro-électro-mécaniques (MEMS), qui sont des capteurs minuscules utilisés pour détecter tout, du radon et de la fumée dans les détecteurs d’incendie domestiques aux mouvements mécaniques, variations de température, altitude pour missiles guidés. D’autres applications pour un dispositif à couche mince incluent les revêtements, tels que le processus d’argenture pour les miroirs, les couches optiques pour donner aux lentilles des qualités uniques et les films magnétiques à base de composés de fer en tant que nouvelle forme de mémoire informatique. Les batteries avancées, les médicaments pharmaceutiques et les applications de cellules solaires, telles que les tuiles de toit qui génèrent leur propre énergie électrique, sont également basées sur un dispositif à couche mince d’une forme ou d’une autre.
Diverses méthodes chimiques, physiques et électriques existent pour générer des films minces, dont certains sont capables de déposer des couches de film jusqu’au niveau fini d’atomes uniques. Les premières formes de succès commercial pour le dépôt de couches minces impliquaient des composés semi-conducteurs de silicium. Le silicium pur, en tant qu’isolant complet, est dopé ou implanté avec des ions individuels de phosphore ou de bore à raison d’un atome de phosphore ou de bore pour chaque milliard d’atomes de silicium, pour conférer au film mince des propriétés électriques semi-conductrices. Les nouvelles méthodes de dépôt de couches minces impliquent désormais la création de couches extrêmement fines de composés polymères, qui ont des applications pour les cellules solaires flexibles et les diodes électroluminescentes organiques (OLED) qui sont utilisées pour créer des panneaux d’affichage pour les téléviseurs, les écrans d’ordinateur et les panneaux d’affichage électriques.
Le processus de dépôt de couches minces est une science très exigeante et précise, en partie en raison du matériau délicat le plus couramment utilisé pour produire des composants de dispositifs à couches minces, le silicium de qualité semi-conducteur (SGS). Des décennies de recherche et de développement dans ce domaine ont permis d’adapter la technologie des couches minces aux nouveaux domaines de la science des matériaux. L’utilisation des connaissances en matière de fabrication de dépôts de couches minces couplées aux progrès de la recherche en nanotechnologie a conduit à une gamme de plus en plus large d’applications de dispositifs à couches minces.
Des micropoints sont générés et placés sur les conteneurs de médicaments pour empêcher l’importation de produits pharmaceutiques contrefaits, et des films minces sont désormais intégrés aux efforts de lutte contre la contrefaçon avec de l’argent. Les implants médicaux, tels que les stents, sont un dispositif à couche mince pour améliorer le flux sanguin dans les artères, recouvert de couches microscopiques de médicaments puissants pour une libération lente dans la circulation sanguine. Des utilisations dans les tests toxicologiques à l’administration de puissants médicaments anticancéreux en quantités extrêmement faibles qui seraient autrement mortelles, en passant par le tissage de films minces d’or et d’argent dans des tissus de luxe, le concept de dispositif à film mince est appliqué dans un éventail de domaines proliférant et des industries qui passent souvent inaperçues du public en raison de leur taille extrêmement petite et de leurs fonctions cachées.