Les couches minces mesurant de moins d’un nanomètre à quelques micromètres d’épaisseur sont beaucoup trop minces et délicates pour être manipulées sans l’aide d’un substrat. Les films doivent être créés à la surface d’un substrat et rester attachés à ce matériau après leur réalisation. Il existe de nombreux types de substrats à couche mince et les ingénieurs ont choisi un substrat en fonction de l’utilisation prévue de la couche mince. Les substrats peuvent être constitués de métal, de céramique, de verre, de plastique ou d’une combinaison de ces matériaux.
Les substrats à film mince en céramique sont utilisés pour une variété de films minces, y compris ceux destinés à être utilisés en électronique. Les supraconducteurs, les semi-conducteurs et les micropuces utilisent couramment un film mince qui est développé sur un substrat en céramique. Certains substrats céramiques courants sont l’alumine, le béryllium et le nitrure d’aluminium.
L’alumine est le substrat céramique le plus couramment utilisé, en grande partie parce que les matériaux utilisés pour le créer sont facilement disponibles et peu coûteux. Le matériau est durable, conduit bien la chaleur et résiste aux acides et bases forts. Le béryllia est un autre choix courant car il a un point de fusion élevé et est un excellent isolant.
Un matériau qui reste stable jusqu’à 2,498 1,370 degrés Fahrenheit (XNUMX XNUMX degrés Celsius), le nitrure d’aluminium est un autre des substrats à couche mince en céramique les plus courants. Il conduit également la chaleur rapidement et ne se dilate pas lorsqu’il est chauffé. Les produits chimiques utilisés pour fabriquer le substrat ne réagissent pas avec ceux utilisés dans les semi-conducteurs typiques. Ce matériau est souvent utilisé pour les dissipateurs thermiques, les dispositifs à micro-ondes, les transistors de puissance et dans les matériaux utilisés pour manipuler des objets à haute température.
Le verre ou le plastique transparent sont des substrats à couche mince couramment utilisés dans les dispositifs optiques, tels que les microscopes et les télescopes. Ces substrats peuvent être équipés de diverses lentilles à couches minces, qui peuvent être conçues pour remplir une variété de fonctions. Ils peuvent réduire la gamme de fréquences lumineuses autorisées à travers une lentille ou améliorer certaines fréquences de lumière. Différentes lentilles sont conçues selon des spécifications différentes, et un seul substrat de verre peut être équipé d’un certain nombre de filtres à couches minces différents qui modifient les qualités de la lumière de différentes manières.
Certains métaux peuvent également être utilisés comme substrats à couches minces. Les propriétés de métaux spécifiques sont utilisées pour déterminer les couches minces qu’ils supporteraient le mieux. Les substrats métalliques sont utilisés dans une variété de dispositifs à couches minces, y compris certains dispositifs électroniques.