Ο χαρακτηρισμός λεπτής μεμβράνης περιγράφει ανάλυση σύνθεσης μικροσκοπικών στρωμάτων υλικών που χρησιμοποιούνται για οπτική και βελτίωση ημιαγωγών. Αυτά τα υλικά εξυπηρετούν πολλές βιομηχανίες και τεχνολογίες αλλάζοντας πολλά χαρακτηριστικά επιφάνειας, όπως οπτικές, αγώγιμες, ανθεκτικότητα και άλλες ιδιότητες. Η νανομετρολογία αναφέρεται σε συγκεκριμένες μετρήσεις των μικροσκοπικών χαρακτηριστικών, ενώ ο χαρακτηρισμός μπορεί να αναλυθεί σε ποιοτική και ποσοτική ανάλυση πολλών χαρακτηριστικών. Αυτά μπορεί να περιλαμβάνουν παρατηρήσεις οπτικών, ηλεκτρικών και μαγνητικών ιδιοτήτων.
Πολλές κοινές και μοναδικές χρήσεις των λεπτών μεμβρανών καθιστούν την ακριβή ανάλυση της σύνθεσης μια ζωτική διαδικασία. Στη διαδικασία ανάπτυξης χρησιμοποιούνται πολυάριθμες τεχνικές και εργαλεία. Αυτά εξυπηρετούν την έρευνα και την ανάπτυξη και συμβάλλουν στη διασφάλιση ποιοτικού ελέγχου στην παραγωγή. Δύο βασικά ζητήματα στον χαρακτηρισμό λεπτής μεμβράνης περιλαμβάνουν την παρατηρησιμότητα της διαδικασίας και την ικανότητα ακριβούς εκτίμησης των ιδιοτήτων του φιλμ με τις διαθέσιμες μεθόδους. Οι κοινές μέθοδοι μπορεί να περιλαμβάνουν φασματοφωτομετρικούς, συμβολομετρικούς και ελλειψομετρικούς τύπους. Άλλα περιλαμβάνουν φωτοθερμικές και συνδυασμένες διεργασίες.
Η εναπόθεση αναφέρεται στην εφαρμογή φιλμ σε επιφάνειες χρησιμοποιώντας διάφορες πολύπλοκες τεχνικές. Αυτό δημιουργεί την ανάγκη για αισθητήρες σε πραγματικό χρόνο ικανούς να μετρούν τις ιδιότητες των λεπτών μεμβρανών στη θέση τους. Οι φασματοφωτομετρικές τεχνικές για τον χαρακτηρισμό λεπτής μεμβράνης περιλαμβάνουν ανάλυση της ανάκλασης και της μετάδοσης των οπτικών ιδιοτήτων. Οι ελλειψομετρικές τεχνικές παρατηρούν τις αλλαγές πόλωσης στο φως που περνά πάνω από τα φιλμ σε μια διαθλαστική γωνία πρόσπτωσης και σύμφωνα με το τμήμα τους στη φασματική ζώνη. Τα φασματοφωτόμετρα και τα ελλειψόμετρα είναι μηχανές που έχουν σχεδιαστεί για να εκτελούν αυτές τις αναλύσεις.
Η συμβολομετρία είναι μια μέθοδος χαρακτηρισμού λεπτής μεμβράνης που χρησιμοποιεί παρεμβολογράμματα για τη μέτρηση του πάχους και της οριακής τραχύτητας των φιλμ. Τέτοιες γεωμετρικές ιδιότητες παρατηρούνται μέσω αντανακλάσεων και μεταδόσεων φωτός χρησιμοποιώντας μικροσκόπια παρεμβολής και συμβολόμετρα. Οι φωτοθερμικές τεχνικές προσδιορίζουν τις απορροφητικές ιδιότητες, όπως η θερμοκρασία και οι θερμοφυσικές ιδιότητες χρησιμοποιώντας οπτικά μέτρα. Οι μετρήσεις μπορεί να περιλαμβάνουν θερμιδομετρία λέιζερ, φωτοθερμική μετατόπιση, μικρόφωνο κυψέλης φωτοακουστικού αερίου και αντικατοπτρισμό.
Άλλες τεχνικές συνδυάζουν αυτές τις μεθόδους για να ταιριάζουν. Τα επιφανειακά στρώματα λεπτής μεμβράνης συχνά εμφανίζουν διαφορετικές ιδιότητες από τα χαρακτηριστικά του σύνθετου όγκου τους. Τα μοντέλα χαρακτηρισμού δομικών λεπτών φιλμ αξιολογούν ελαττώματα και ανομοιομορφία, όγκο και οπτικές ασυνέπειες, καθώς και παραμέτρους μεταβατικού στρώματος. Στη νανοτεχνολογική κλίμακα, επιφάνειες με πάχος μόνο μερικών ατομικών στρωμάτων πρέπει να εναποτίθενται και να αξιολογούνται με ακρίβεια. Αναλύοντας διεξοδικά όλα τα χαρακτηριστικά, τα ελαττώματα και τα δομικά και πειραματικά μοντέλα, οι παραγωγοί μπορούν να χρησιμοποιήσουν βέλτιστες μεθόδους και εγκαταστάσεις για τη διαδικασία ανάπτυξης λεπτής μεμβράνης.
Οι εξειδικευμένες βιομηχανίες λεπτών ταινιών περιλαμβάνουν εταιρείες που επικεντρώνονται στην κατασκευή εξοπλισμού απόθεσης, μετρολογίας και χαρακτηρισμού και συναφών υπηρεσιών. Αυτά τα υλικά είναι ζωτικής σημασίας για πολλά προϊόντα και εξαρτήματα. Οι κατηγορίες μπορούν να περιλαμβάνουν βελτιώσεις μικροηλεκτρονικής, οπτικών, αντιανακλαστικών και ανθεκτικών στην κρούση επιφανειών και πολλά άλλα, σε μικρές και μεγάλες τεχνολογίες.