La misurazione dello spessore dei film depositati è fondamentale per diverse applicazioni, dalla ricerca ai processi industriali.
Sono disponibili diversi metodi, ciascuno adatto a diversi spessori di film e proprietà del materiale.
4 metodi chiave spiegati
1. Profilometria a stilo e interferometria
La profilometria a stilo e l'interferometria sono metodi meccanici che richiedono una scanalatura o un gradino tra il film e il substrato.
Questi solchi vengono creati mascherando parti del substrato o rimuovendo selettivamente parti del film depositato.
Nella profilometria a stilo, uno stilo traccia fisicamente il profilo della superficie, misurando la differenza di altezza tra il film e il substrato.
L'interferometria, invece, utilizza l'interferenza delle onde luminose per misurare lo spessore.
Questo metodo richiede una superficie altamente riflettente per generare frange di interferenza, che vengono poi analizzate per determinare lo spessore del film.
Entrambi i metodi misurano lo spessore in punti specifici, rendendo l'uniformità del film un fattore critico per la precisione.
2. Microscopia elettronica a trasmissione (TEM)
La TEM è utilizzata per analizzare film sottili, in particolare nell'intervallo tra pochi nanometri e 100 nm.
Questo metodo prevede l'uso di un fascio ionico focalizzato (FIB) per preparare campioni di spessore adeguato.
La TEM fornisce immagini ad alta risoluzione, consentendo un'analisi dettagliata della struttura e dello spessore del film.
È particolarmente utile per i materiali conduttivi e semiconduttivi.
3. Spettrofotometria
La spettrofotometria viene utilizzata per misurare spessori di film compresi tra 0,3 e 60 µm.
Questo metodo utilizza il principio dell'interferenza, in cui l'interferenza delle onde luminose è influenzata dallo spessore e dall'indice di rifrazione del film.
Analizzando i modelli di interferenza, è possibile determinare lo spessore del film.
Questo metodo è efficace per i film trasparenti e richiede la conoscenza dell'indice di rifrazione del film.
4. Selezione della tecnica di misura
La scelta della tecnica di misurazione dipende da fattori quali la trasparenza del materiale, la precisione richiesta e le informazioni aggiuntive necessarie oltre allo spessore, come l'indice di rifrazione, la rugosità superficiale e le proprietà strutturali.
Per l'analisi della composizione elementare, si utilizzano tecniche come la microscopia elettronica a scansione (SEM) dotata di un rilevatore di spettroscopia a dispersione di energia (EDS), in grado di identificare e quantificare gli elementi e i composti presenti nel film.
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