Applications of thermoanalytical methods to the study of thin films

Abstract

Studies of the formation and properties of thin films is a growing area in both science and technology. Characterization of these films and the processes by which they are prepared is a major factor in understanding, controlling, and optimizing their synthesis and usefulness.

Thermal methods can play an important role in such studies, provided that they can overcome the difficulties imposed by the massive amount of associated substrate. Unless one is studying the film — substrate interaction, the substrate's presence only serves to decrease the sensitivity by diluting or reducing the thermal effect being measured.

The three basic strategies that have evolved are discussed and examples described. One approach is to remove the film from the substrate, when this is appropriate and feasible, and then study the film separately. A second method is to use larger samples and careful measurements in an effort to overcome the reduced sensitivity. The final means is to develop very sensitive and/or selective techniques to investigate the film and its potential interactions with the substrate.

Zusammenfassung

Sowohl in Wissenschaft als auch in Technologie gewinnt die Untersuchung von Bildung und Eigenschaften dünner Schichten immer mehr an Bedeutung. Die Beschreibung dieser Schichten und ihres Herstellungsverfahrens ist ein wichtiger Gesichtspunkt zum Verständnis, zur Kontrolle und Optimierung ihrer Herstellung und Nutzbarkeit.

In derartigen Untersuchungen können thermische Methoden eine wichtige Rolle spielen, vorausgesetzt es gelingt diejenigen Schwierigkeiten zu überwinden, die durch die beträchtliche Menge assoziierten Substrates verursacht werden. Untersucht man nicht gerade die Wechselwirkung Schicht-Substrat, dann verursacht die Gegenwart des Substrates durch Abschwächung oder Verringerung des gemessenen thermischen Effektes lediglich eine geringere Empfindlichkeit.

Es werden die drei bestehenden Grundstrategien diskutiert und Beispiele beschrieben. Eine Lösung ist es, die Schicht, wenn es geeignet erscheint und möglich ist, vom Substrat zu entfernen und dann gesondert zu untersuchen. Eine zweite Methode ist die Verwendung grö\erer Proben und sorgfältiger Messungen, um die verringerte Empfindlichkeit zu überwinden. Die letzte Möglichkeit besteht in der Entwicklung empfindlicher und/oder selektiver Verfahren, um die Schicht und ihre potentiellen Wechselwirkungen mit dem Substrat zu untersuchen.