Η τάση λεπτής μεμβράνης αναφέρεται σε μια ποικιλία δομικών ατελειών που έχουν ως αποτέλεσμα την υποβάθμιση ή την αστοχία μικροσκοπικών στρωμάτων οπτικού ή αγώγιμου υλικού. Οποιοσδήποτε αριθμός προβλημάτων μπορεί να προκύψει όταν το φιλμ παράγεται ή εφαρμόζεται ακατάλληλα σε ένα προϊόν. Με στρώματα μερικές φορές πάχος μόνο λίγων ατόμων, οι απρογραμμάτιστες αλληλεπιδράσεις μεταξύ των υλικών μπορούν να έχουν έντονο αποτέλεσμα στην απόδοση του φιλμ. Λαμβάνοντας υπόψη αυτές τις πολλές επιρροές, μπορεί να προκύψουν αρκετοί βασικοί τύποι καταπόνησης λεπτής μεμβράνης. Αυτές περιλαμβάνουν επιταξιακή καταπόνηση, θερμική καταπόνηση και στρες ανάπτυξης, καθώς και άλλες διεργασίες παραμόρφωσης.
Η υιοθέτηση της τεχνολογίας λεπτής μεμβράνης προκαλεί την ανάπτυξη των διαδικασιών παραγωγής και εναπόθεσης για να φιλοξενήσει μια ευρεία γκάμα προϊόντων. Οι οικιακές και επιστημονικές τεχνολογίες βασίζονται σε λεπτή μεμβράνη για πολλές εφαρμογές μήκους κύματος φωτός, όπως στα οπτικά εξαρτήματα σε φωτοαντιγραφικά, σαρωτές και ηλιακούς συλλέκτες λεπτής μεμβράνης. Τα προϊόντα μπορούν επίσης να επωφεληθούν από βελτιώσεις υλικού λεπτής μεμβράνης, όπως αντοχή σε γρατσουνιές ή κρούσεις. Το λεπτό φιλμ χειρίζεται τις ιδιότητες του μήκους κύματος και της αγωγιμότητας και επεκτείνει τις δυνατότητες πολλών τεχνολογιών. Οι ποικίλες προκλήσεις κατασκευής και εναπόθεσης προσφέρουν έναν κινούμενο στόχο για καινοτομία και τελειοποίηση.
Η καταπόνηση λεπτής μεμβράνης προκύπτει από ζητήματα εναπόθεσης, θερμικές διεργασίες και τεχνολογίες λέιζερ, μεταξύ άλλων αιτιών. Γενικά, το λεπτό φιλμ κατασκευάζεται με μεθόδους που παρουσιάζουν μοναδικά χαρακτηριστικά, πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Το φιλμ μπορεί να σπάσει ή να αδειάσει και μερικές φορές να ανασηκωθεί από το υπόστρωμά του, ενώ άλλες διεργασίες μπορεί να επηρεάσουν χαρακτηριστικά όπως η αντίσταση στην υγρασία ή η οξείδωση.
Η επιταξιακή τάση λεπτής μεμβράνης εμφανίζεται όταν τα κρυσταλλικά πλέγματα σε μια μεμβράνη ευθυγραμμίζονται τέλεια με αυτά στο υπόστρωμα ή το υλικό στήριξης. Μια ακατάλληλη τάση προκύπτει όταν η μεμβράνη και το υλικό γίνονται ένας ενιαίος κρύσταλλος. Η θερμική καταπόνηση προέρχεται από διαφορές θερμοκρασίας υπό την επίδραση της θερμικής διαστολής. Αυτός ο τύπος καταπόνησης εμφανίζεται συχνά σε εξοπλισμό που υπόκειται σε αλλαγές θερμοκρασίας ή ακραίες τιμές.
Το στρες λεπτής μεμβράνης ανάπτυξης, αλλιώς γνωστό ως ενδογενές στρες, δυσμορφώνεται λόγω ασυνέπειας κατά τη διαδικασία εναπόθεσης. Η πίεση συνήθως προκύπτει όταν το πάχος του φιλμ έχει στρωθεί άνισα. Διάφορες καταστάσεις μπορούν να προκύψουν μέσω διαφορών συμπίεσης, τάσης ή χαλάρωσης στη συνένωση των κρυστάλλων.
Ένας άλλος τύπος τάσης λεπτής μεμβράνης είναι γνωστός ως επιφανειακή τάση. Εμφανίζεται ως μονάδα δύναμης ανά μονάδα μήκους κατά την εναπόθεση. Αυτός ο τύπος έρχεται σε αντίθεση με την επιφανειακή ενέργεια, η οποία είναι η ισορροπία της θερμοκρασίας ή η χημική αντίδραση σε μια μονάδα επιφάνειας. Τα όρια των κόκκων μπορούν να δημιουργήσουν στρες, καθώς οι κρύσταλλοι παρουσιάζουν περιορισμένη ευελιξία στις αλληλεπιδράσεις τους.
Ως αποτέλεσμα της πίεσης λεπτής μεμβράνης, τα εφέ γενικά μπορούν να αλλάξουν την απόδοση της λεπτής μεμβράνης, παραμορφώνοντάς την ασυνεπή στην επιφάνεια της. Είναι ζωτικής σημασίας να κατανοήσουμε και να δημιουργήσουμε τις επιθυμητές παραλλαγές τάσεων μέσα σε μια δεδομένη θερμοκρασία ή ιδιότητες υλικού μιας λεπτής μεμβράνης. Τέτοιοι παράγοντες συνεργάζονται με άλλες διεργασίες ελέγχου, όπως οι θερμοκρασίες και οι ροές αερίων, για να δημιουργήσουν ακριβείς στόχους στην παραγωγή λεπτής μεμβράνης. Η εξισορρόπηση αυτών των διαδικασιών μπορεί να ελαχιστοποιήσει τις καταστροφικές παρεμβολές και να βελτιστοποιήσει την απόδοση αυτής της μικροσκοπικής τεχνολογίας.