Un substrat à couche mince est une couche de matériau appliquée avec la technologie à couche mince. De nombreux dispositifs industriels et technologiques nécessitent un revêtement avec une fine couche d’un produit chimique ou d’une substance particulière. Le film mince, une technologie créée à la fin du 20e siècle, permet la création de couches d’épaisseur microscopique, parfois aussi fines que la largeur d’un seul atome. Ceci est utile pour les matériaux trop coûteux à utiliser en grande quantité, tels que certains semi-conducteurs. Dans la plupart des cas, un substrat à couche mince n’est qu’une partie d’une conception beaucoup plus complexe.
Un substrat est simplement une surface pour fixer une couche de matériau d’épaisseur variable. Un exemple courant est l’apprêt pour peinture, qui recouvre un objet, tel qu’une pièce de carrosserie automobile, de sorte que d’autres couches de peinture adhèrent plus facilement. Les substrats apparaissent dans une multitude d’objets manufacturés et naturels. Le substrat à couche mince étend ce concept à un niveau qui n’est possible qu’en utilisant un haut degré de technologie. De tels substrats peuvent être appliqués avec une variété de procédés chimiques ou technologiques.
Le substrat à couche mince a de nombreuses utilisations dans la technologie moderne. Par exemple, les matériaux semi-conducteurs tels que l’arséniure de gallium peuvent contrôler le flux d’électricité d’une manière qui les rend inestimables pour les circuits imprimés miniaturisés. Ce matériau est coûteux à produire ; heureusement, cela peut fonctionner même si une petite quantité est présente. La technologie à couche mince permet de répartir un minimum de substance uniformément sur une surface sans espace, maximisant ainsi son efficacité. Ce substrat peut ensuite être attaché à des matériaux moins coûteux pour créer un semi-conducteur fonctionnel.
Il existe différentes méthodes pour créer un substrat en film mince. Certains sont des processus chimiques, tels que la méthode utilisée pour créer des cellules solaires à couche mince. La substance est réduite à un liquide puis pulvérisée sur une plaque chargée positivement de sorte qu’elle adhère en une couche mince et uniformément répartie. D’autres méthodes utilisent des processus de fabrication physiques, tels que la création d’empilements de substrats en couches minces entre des tranches d’un autre matériau. L’autre matériau est ensuite dissous ou retiré, laissant une couche de film mince qui peut être appliqué ailleurs.
Les utilisations de ce matériau sont multiples. Les couches minces peuvent être utilisées dans les cellules solaires, le matériel informatique et les batteries pour tirer le meilleur parti de matériaux coûteux. Le revêtement en film mince sur une lentille optique peut protéger la lentille ou modifier la façon dont elle traite la lumière. L’administration de médicaments en film mince utilise la technologie pour distribuer de minuscules quantités de produits chimiques thérapeutiques aux patients. Un revêtement de céramique à couche mince peut protéger un outil coûteux de la corrosion due à une utilisation dans des environnements difficiles.