flerskiktssystem

Flerskiktssystem är materialstrukturer där flera skikt av olika material eller sammansättningar ligger i kontakt med varandra. Skikten varierar ofta i tjocklek från nanometer till mikrometer och kan vara amorfa, kristallina eller polykrystallina. Genom att styra varje skikts sammansättning, tjocklek och gränssnittsegenskaper kan man uppnå funktioner som inte är möjliga med ett enda skikt.

Gränssnittet mellan skikten styrs av kemisk sammansättning, tjocklek och diffusionsförmåga. Gränssnitten kan vara skarpa eller gradvisa, vilket påverkar mekanisk bindning, termisk expansion samt optiska och elektriska egenskaper. Diffusion och spänningar över tid kan leda till bildning av nya mellanskikt eller förändra prestandan.

Tillverkning sker vanligtvis med depositionstekniker som PVD (physical vapor deposition), sputtering, CVD (chemical vapor deposition) eller ALD (atomic layer deposition). Polymerbaserade skikt appliceras ofta med spin coating eller lösningsbaserad beläggning. Multiskiktbyggnader kan även konstrueras genom laminering där skikten pressas samman under kontrollerade förhållanden.

Användningsområden inkluderar optiska beläggningar som antireflex och dielektriska speglar, elektroniska och optoelektroniska stackar (till exempel OLEDs och solceller), samt barriärer i livsmedelsförpackningar och sensorteknik där olika funktioner kombineras i ett tunt lagerpaket.

Analys och karakterisering av flerskiktssystem innefattar TEM och SEM för att studera gränssnitt och skikttjocklek, X-ray reflectivity och ellipsometri för optiska tjocklekar och brytningsindex, samt olika spektroskopiska metoder för kemisk sammansättning. Modellering används ofta för att förutse optiska eller elektriska svar, exempelvis med transfer matrix-metoden.