A vékonyrétegek ( eng. thin films ) olyan vékony anyagrétegek, amelyek vastagsága egy nanométer töredékétől ( egyatomos réteg ) több mikronig terjed [1] .
A vékony filmek lehetnek szilárdak vagy folyékonyak (ritkán gázhalmazállapotúak). A vékony filmek összetétele, szerkezete és tulajdonságai eltérhetnek az ömlesztett fázisétól, amelyből a vékony film keletkezett. A szilárd vékony filmek közé tartoznak a fémek felületén lévő oxidfilmek és a különféle anyagokon kialakított mesterséges filmbevonatok, amelyek mikroelektronikai eszközök létrehozására, korrózió megelőzésére , megjelenésének javítására stb. [1]
Folyékony vékony filmek választják el a gáznemű diszpergált fázist habokban és a folyékony fázisokat az emulziókban ; stabil habok és emulziók képződése csak felületaktív anyagok jelenlétében lehetséges a filmek összetételében. A polikristályos szilárd anyagok szemcséi között spontán folyékony vékony filmek képződhetnek, ha a szemcsehatár felületi energiája több mint kétszeresével meghaladja a szilárd és folyékony fázis határán lévő felületi feszültséget (Gibbs–Smith feltétel). Párolgási körülmények között egy csepp és egy ömlesztett folyadék között jelentős élettartamú gáznemű vékony filmek képződhetnek. [egy]
A vékony filmek vastagságának meghatározását gyakran a visszavert fény intenzitásának mérésén alapuló módszerekkel végzik el, például ellipszometriával ; elektromos módszereket is alkalmaznak, amelyek a vékony filmek kapacitásának és vezetőképességének meghatározásán alapulnak. A szilárd vékony filmek tanulmányozására elektronmikroszkópiát , röntgenspektroszkópiát és más, a szilárd testek felületének vizsgálatára kifejlesztett módszereket alkalmaznak. A vékonyrétegek és vékonyréteg-bevonatok gyártása számos modern technológiai terület, elsősorban a mikroelektronika alapja. [egy]
A vékonyrétegek szubsztrátumra történő felhordása többféle módszerrel történhet, a leggyakrabban használt módszerek:
Az ilyen kis méretű objektumok bizonyos esetekben radikálisan megváltoztatják tulajdonságaikat. Például az ilyen kis tárgyaknál az olvadási hőmérséklet, a túlhűtés mértéke és a síkok közötti távolság megváltozik a masszív tárgyakhoz képest. Sok funkcionális bevonatnak vannak vastagsági korlátai, amelyek felett elvesztik tulajdonságaikat, vagy felhordáskor tönkremennek.
A tulajdonságok változását a felület szerepének növekedése magyarázza az objektum csökkenésével, mivel a test térfogata a lineáris méretű kocka, a felület pedig a négyzet arányában változik. Ennek megfelelően az S/V arány 1/r-ként viselkedik. Emiatt a felületi feszültségi erők , amelyek nem játszanak jelentős szerepet az ömlesztett mintákban, jelentőssé válnak a nanoobjektumokban . És mivel a felszínhez közeli rétegben hatnak, hatásuk a külső nyomás alkalmazásához hasonlítható, amely, mint ismeretes, megváltoztathatja mind az olvadási hőmérsékletet, mind a síkok közötti távolságokat.
A fő alkalmazási terület szilárd vékony filmekben található, amelyek különféle tárgyak felületére kerülnek.
A vékony filmekkel kapcsolatos iparágak a következők: