Multilayerskikt

Multilayerskikt är en optisk, magnetisk eller elektronisk struktur som består av flera tunna skikt av olika material som upprepas i en väl definierad ordning. Varje skikt har ofta en tjocklek i nanometerområdet och skillnader i fysikaliska egenskaper, till exempel refraktivt index, magnetisk permeabilitet eller elektrisk ledningsförmåga, som tillsammans ger önskade egenskaper för hela stacken.

Tillverkningen sker vanligtvis genom skiktavlagringstekniker såsom vakuumbaserad sprutning (PVD/sputtering), avdunstning eller atomic layer deposition (ALD). Materialval beror på applikationen och kan inkludera dielektriska oksider, metaller eller halvledare. Att kontrollera tjocklek, renhet i gränssnitt och ytplanhet är avgörande för prestanda.

De viktigaste mekanismerna i multilayerskikt är optisk interferens och kombinationen av olika materialegenskaper. Genom att välja lämpliga skikt och antal lager kan man skapa högreflekterande speglar (dielektriska Bragg-speglar), antireflekterande ytor eller specifika spektrala bandpass.

Användningsområden inkluderar dielektriska speglar och antireflexbehandling i laser- och optiksystem, röntgen- och neutronreflektorer, solceller och fotodetektorer, magnetiska interfacelager för datalagring och sensorik samt mikrostrukturer i MEMS. I forskning används multilayerskikt för att studera interfaciala fenomen och materialdiffusion.

Vanliga utmaningar är gränssnittsartighet, interdiffusion, stress och termisk stabilitet som påverkar prestanda. Värdering av tjocklekar och gränssnitt sker med tekniker som röntgenreflektometri, ellipsometri och elektronmikroskopi.