Dünnschichten

Dünnschichten bezeichnen Schichten materieller Substanz mit geringer Dicke, typischerweise von einigen Nanometern bis zu einigen Hundert Nanometern. Die Dicke beeinflusst Eigenschaften wie Reflektion, Transmission, Absorption sowie mechanische und chemische Stabilität.

Die Optik von Dünnschichten beruht oft auf Interferenz. Mehrlagige Schichten mit unterschiedlichen Brechungsindizes können Reflexionen reduzieren oder bestimmte Wellenlängen verstärken. Die Dicke wird so gewählt, dass konstruktive oder destruktive Interferenz entsteht.

Herstellung erfolgt durch physikalische Abscheidung (PVD, z. B. Sputtering, Verdampfen), chemische Abscheidung (CVD) oder atomare Schichtabscheidung (ALD). Weitere Verfahren umfassen Spin-Coating für organische Filme. Substrate umfassen Glas, Silizium, Metalle, Keramiken.

Anwendungen finden sich in optischen Beschichtungen (Antireflexions-, Spiegel- und Filterbeschichtungen), in der Mikroelektronik (Gate-Dielektrika, Schutzschichten, Passivierungen), in der Solarenergie (Top-/Rear-Contacts, antireflexionsbeschichtungen) sowie als harte oder korrosionsbeständige Schutzschichten.

Charakterisierung erfolgt typischerweise durch Ellipsometrie, Reflektometrie, Profilometrie, AFM oder Transmission-/Elektronenmikroskopie. Wichtige Parameter sind Dicke, Refraktionsindex, Absorption, Rauheit und Gleichmäßigkeit.

Dünnschichten können kristallin, amorph oder gemischt sein; Wachstumsmodi wie Frank-van der Merwe, Volmer-Weber oder Stranski-Krastanov beeinflussen Struktur und Haftung. Materialwahl, Substrat und Prozessparameter bestimmen die Eigenschaften der Schicht.