Ohutkalvot ( eng. thin films ) ovat ohuita materiaalikerroksia, joiden paksuus vaihtelee nanometrin murto-osista ( yksiatomikerros ) useisiin mikroneihin [1] .
Ohutkalvot voivat olla kiinteitä tai nestemäisiä (harvoin kaasumaisia). Ohutkalvojen koostumus, rakenne ja ominaisuudet voivat poiketa sen bulkkifaasin vastaavista, joista ohutkalvo muodostettiin. Kiinteitä ohuita kalvoja ovat metallien pinnalla olevat oksidikalvot ja keinotekoiset kalvopinnoitteet, jotka on muodostettu erilaisille materiaaleille mikroelektronisten laitteiden luomiseksi , korroosion estämiseksi , ulkonäön parantamiseksi jne. [1]
Nestemäiset ohut kalvot erottavat kaasumaisen dispergoituneen faasin vaahdoissa ja nestefaasit emulsioissa ; stabiilien vaahtojen ja emulsioiden muodostuminen on mahdollista vain pinta -aktiivisten aineiden läsnä ollessa kalvojen koostumuksessa. Nestemäisiä ohuita kalvoja voi muodostua spontaanisti rakeiden väliin monikiteisissä kiinteissä aineissa, jos raeraajan pintaenergia ylittää pintajännityksen kiinteän ja nestefaasin rajalla yli kaksinkertaisesti (Gibbs-Smithin ehto). Haihtumisolosuhteissa pisaran ja bulkkinesteen väliin voi muodostua kaasumaisia ohuita kalvoja, joiden käyttöikä on huomattava. [yksi]
Ohutkalvojen paksuuden määritys suoritetaan usein menetelmillä, jotka perustuvat heijastuneen valon voimakkuuden mittaamiseen, esimerkiksi käyttämällä ellipsometriaa ; käytetään myös sähköisiä menetelmiä, jotka perustuvat ohuiden kalvojen kapasitanssin ja johtavuuden määrittämiseen. Kiinteiden ohuiden kalvojen tutkimiseen käytetään elektronimikroskopiaa , röntgenspektroskopiaa ja muita kiinteiden aineiden pinnan tutkimiseen kehitettyjä menetelmiä. Ohutkalvojen ja ohutkalvopinnoitteiden tuotanto on useiden nykyaikaisten tekniikan alojen, pääasiassa mikroelektroniikan, perusta. [yksi]
Ohutkalvojen kerrostaminen alustalle voidaan suorittaa useilla menetelmillä, yleisimmin käytetyt menetelmät ovat:
Kohteet, joilla on niin pienet mitat, muuttavat joissain tapauksissa radikaalisti ominaisuuksiaan. Esimerkiksi tällaisten pienten esineiden sulamislämpötila, alijäähdytysaste ja tasojen välinen etäisyys muuttuvat massiivisiin esineisiin verrattuna. Monilla toiminnallisilla pinnoitteilla on paksuusrajat, joiden ylittyessä ne menettävät ominaisuutensa tai hajoavat levityksen aikana.
Ominaisuuksien muutos selittyy pinnan roolin lisääntymisellä kohteen pienentyessä, koska rungon tilavuus muuttuu suhteessa lineaaristen mittojen kuutioon ja pinta-ala - neliöön. Vastaavasti S/V-suhde käyttäytyy kuten 1/r. Tästä johtuen pintajännitysvoimat , joilla ei ole merkittävää roolia bulkkinäytteissä, tulevat merkittäviksi nanoobjekteissa . Ja koska ne toimivat lähellä pintakerrosta, niiden toimintaa voidaan verrata ulkoisen paineen kohdistamiseen, joka, kuten tiedätte, voi muuttaa sekä sulamislämpötilaa että tasojen välisiä etäisyyksiä.
Pääsovellus löytyy kiinteistä ohuista kalvoista, jotka on kerrostettu erilaisten esineiden pinnalle.
Ohutkalvoihin liittyviä toimialoja ovat mm.