Die Auswirkungen des Substrats auf dünne Schichten sind signifikant und vielschichtig und beeinflussen verschiedene Aspekte der Eigenschaften und der Leistung der Schicht. Das Substrat bietet nicht nur eine Oberfläche für die Schichtabscheidung, sondern interagiert auch mit der Schicht während und nach der Abscheidung und beeinflusst deren Struktur, Qualität und Funktionalität.
1. Einfluss auf das Wachstum und die Qualität der Schicht:
Das Substrat spielt in der Anfangsphase des Dünnschichtwachstums eine entscheidende Rolle, insbesondere bei der Keimbildung und in den frühen Phasen der Schichtbildung. Die Wechselwirkung zwischen dem Substrat und den abscheidenden Atomen kann die Mikrostruktur und die Haftung der Schicht beeinflussen. So können beispielsweise die Ionisierung des Inertgases und das Eindringen des Plasmas um das Substrat herum zu einem Ionenbeschuss führen, der die Qualität der Dünnschicht verbessert, indem er eine bessere Haftung und eine dichtere Packung der Atome fördert. Die Eigenschaften des Substrats, wie z. B. seine chemische Zusammensetzung, die Oberflächenrauheit und die Temperatur, können die Keimbildung und die Wachstumsprozesse erheblich beeinflussen, was zu Schwankungen in den Eigenschaften der Schicht führt.2. Auswirkungen auf die Filmeigenschaften:
Das Substrat kann auch die elektrischen, optischen und mechanischen Eigenschaften der Dünnschicht beeinflussen. So kann beispielsweise die elektrische Leitfähigkeit einer Dünnschicht durch das Substrat beeinflusst werden, und zwar durch den Größeneffekt, bei dem die kürzere mittlere freie Weglänge der Ladungsträger in der Dünnschicht in Verbindung mit einer verstärkten Streuung an Defekten und Korngrenzen die Leitfähigkeit verringern kann. Dieser Effekt ist besonders ausgeprägt, wenn das Substrat zusätzliche Streuzentren einführt oder die Mikrostruktur der Schicht verändert.
3. Rolle bei Abscheidungsprozessen:
Die Wahl des Substrats und seiner Eigenschaften kann die effektivsten Abscheidungstechniken und -parameter bestimmen. So sind beispielsweise die Abscheiderate und die Substrattemperatur kritische Parameter, die sorgfältig kontrolliert werden müssen, um eine gleichmäßige Schichtdicke und die gewünschten Schichteigenschaften zu gewährleisten. Insbesondere die Substrattemperatur kann die Mobilität der adsorbierten Spezies auf der Oberfläche beeinflussen, was sich auf den Wachstumsmodus und die Struktur der Schicht auswirkt. In einigen Fällen kann eine Erwärmung oder Abkühlung des Substrats erforderlich sein, um die Schichteigenschaften zu optimieren, was die aktive Rolle des Substrats im Abscheidungsprozess verdeutlicht.
4. Verbesserung der Oberflächeneigenschaften:
