Tunna filmer ( eng. thin films ) är tunna lager av material, vars tjocklek ligger i intervallet från bråkdelar av en nanometer ( monoatomiskt lager ) till flera mikron [1] .
Tunna filmer kan vara fasta eller flytande (sällan gasformiga). Sammansättningen, strukturen och egenskaperna hos tunna filmer kan skilja sig från de för bulkfasen från vilken den tunna filmen bildades. Fasta tunna filmer inkluderar oxidfilmer på ytan av metaller och konstgjorda filmbeläggningar bildade på olika material för att skapa mikroelektroniska enheter , förhindra korrosion , förbättra utseendet, etc. [1]
Flytande tunna filmer separerar den gasformiga dispergerade fasen i skum och flytande faser i emulsioner ; bildandet av stabila skum och emulsioner är endast möjlig i närvaro av ytaktiva ämnen i filmernas sammansättning. Flytande tunna filmer kan bildas spontant mellan korn i polykristallina fasta ämnen om ytenergin för korngränsen överstiger ytspänningen vid gränsen för den fasta och flytande fasen med mer än två gånger (Gibbs-Smith-villkoret). Gasformiga tunna filmer med en avsevärd livslängd kan bildas mellan en droppe och en bulkvätska under avdunstning. [ett]
Bestämning av tjockleken på tunna filmer utförs ofta med metoder baserade på mätning av intensiteten hos reflekterat ljus, till exempel med användning av ellipsometri ; elektriska metoder används också, baserade på bestämningen av kapacitansen och konduktiviteten hos tunna filmer. För att studera fasta tunna filmer används elektronmikroskopi , röntgenspektroskopi och andra metoder som utvecklats för att studera ytan av fasta ämnen. Tillverkningen av tunna filmer och tunnfilmsbeläggningar ligger till grund för ett antal moderna teknikområden, främst mikroelektronik. [ett]
Avsättningen av tunna filmer på ett substrat kan utföras med olika metoder, de vanligaste metoderna är:
Objekt som har så små dimensioner ändrar i vissa fall radikalt sina egenskaper. Till exempel, för sådana små föremål ändras smälttemperaturen, graden av underkylning och det interplanära avståndet i jämförelse med massiva föremål. Många funktionella beläggningar har tjockleksgränser, över vilka de förlorar sina egenskaper eller går sönder under applicering.
Förändringen i egenskaper förklaras av ökningen av ytans roll med en minskning av objektet, eftersom kroppens volym förändras i proportion till kuben av linjära dimensioner och ytarean - till kvadraten. Följaktligen beter sig S/V-förhållandet som 1/r. På grund av detta blir ytspänningskrafterna , som inte spelar någon betydande roll i bulkprover, signifikanta i nanoobjekt . Och eftersom de verkar i det ytnära lagret, kan deras verkan liknas vid applicering av yttre tryck, vilket, som ni vet, kan förändra både smälttemperaturen och interplanära avstånd.
Den huvudsakliga tillämpningen finns i fasta tunna filmer avsatta på ytan av olika föremål.
Branscher relaterade till tunna filmer inkluderar: