薄膜

薄膜（はくまく）とは

薄膜とは、一般的に薄い膜のことを指し、特に表面物理学の分野においては、基板の上に形成された数層の原子からなる膜を指します。これらの薄膜は、蒸着やスパッタリングなどのさまざまな手法を用いて製造されます。また、ソフトマターの分野では、薄膜は両親媒性分子として定義されることもあります。

薄膜の製造方法

薄膜製造の技術は、主に以下の二つの大カテゴリーに分けられます：気相堆積法と液相堆積法。

気相堆積法

気相堆積法では、物理的または化学的な手法を使用して、気体状の原料から薄膜を生成します。以下にいくつかの方法を示します。

- 物理気相成長法（PVD）：蒸発やスパッタリングなどの物理的手法を用いて、原料ガスを発生させます。

- 真空蒸着：真空中で蒸発させ、基板上で成長させます。
- スパッタリング：高エネルギーのイオンがターゲット材料に衝突して原子を叩き出す手法です。
- 化学気相成長法（CVD）：熱やプラズマを用いて気体原料を反応させ、薄膜を生成します。

- 液相堆積法：液体の原料から薄膜を製造する手法で、例えば融液法や溶液法、めっきが含まれます。

薄膜の分類

薄膜は膜の厚さによって以下のように分類できます：

- 厚膜（数10μm）
- 薄膜（数μm）
- 超薄膜（数nm以下）

加えて、薄膜はその特性に基づいて、コールドミラーコートやバンドパスフィルター、反射防止コート等の種類にも分類されます。

薄膜の測定

薄膜の厚みは二つの異なる測定方法があります。

- 物理膜厚：物理的に薄膜の厚さを決定する方法で、一般的には水晶振動子を使用して測定します。これは電圧がかかることで振動し、周波数を発生させます。
- 光学膜厚：薄膜の厚みに屈折率を掛け算したもので、通常は光学モニターを使用して測定されます。

薄膜の評価

薄膜の評価方法は多岐にわたり、電子線やイオン、X線、応力検査の各手法が採用されます。具体的には、低エネルギー電子回折（LEED）、走査型電子顕微鏡（SEM）、透過型電子顕微鏡（TEM）、イオン散乱分光（ISS）、質量分析法（SIMS）、およびX線回折などが用いられます。

薄膜を正確に理解し、適切に製造・利用するためには、これらの知識が不可欠です。例えば、電子機器や光学機器の性能向上において、薄膜技術はますます重要な役割を果たしています。

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