تفاوت میان نسخه‌های «لایه نازک»

۲۲۹ بایت اضافه‌شده ،  ۲۷ روز پیش
بدون خلاصه ویرایش
برچسب‌ها: متن دارای ویکی‌متن نامتناظر ویرایش‌گر دیداری
برچسب‌ها: متن دارای ویکی‌متن نامتناظر ویرایش‌گر دیداری
'''لایه نازک''' {{به انگلیسی|'''Thin film'''}} لایه‌ای از مواد است که ضخامتی بین کسری از [[نانومتر]] (تک لایه) تا چند [[میکرومتر (یکا)|میکرومتر]] دارد. سنتز کنترل شده ی مواد به عنوان لایه‌های نازک (فرایندی که به آن رسوب گفته می‌شود) یک گام اساسی برای بسیاری از کاربردها است. یک مثال آشنا [[آینه]] خانگی است که به طور معمول دارای یک روکش فلزی نازک در پشت یک صفحه شیشه‌ای برای ایجاد یک سطح بازتابنده است. فرایند نقره پوش سازی (آب نقره کاری) زمانی برای تولید آینه‌ها استفاده می‌شد، در حالی که اخیراً لایه فلزی با استفاده از تکنیک هایی مانند کند و پاش (Sputtering) رسوب داده می‌شود. پیشرفت در تکنیک هایتکنیک‌های رسوب لایه نازک در طول قرن بیستم، سبب طیف گسترده‌ای از پیشرفت هایپیشرفت‌های فناوری در زمینه هایزمینه‌های مختلف شده است، مانند [[ذخیره‌سازی مغناطیسی|رسانه ذخیره مغناطیسی]]، [[دستگاه نیمه‌رسانا|دستگاه هایدستگاه‌های نیمه هادی الکترونیکی]]، [[ال‌ئی‌دی|LED]] ها، [[پوشش نوری|روکش هایروکش‌های نوری]] (مانند [[شیشه ضد انعکاس|روکش هایروکش‌های ضد بازتاب]])، روکش هایروکش‌های سخت روی ابزارهای برش، تولید انرژی (به عنوان مثال [[سلول خورشیدی فیلم نازک|سلول هایسلول‌های خورشیدی لایه نازک]] ) و ذخیره سازی انرژی ( باتری هایباتری‌های لایه نازک). این مواد همچنین در زمینه داروسازی با روش "دارو رسانی به کمک لایه هایلایه‌های نازک" کاربرد دارند. توده‌ای از لایه هایلایه‌های نازک، چند لایه (multilayer) نامیده می‌شود.
 
علاوه بر اهمیت کاربردی، لایه هایلایه‌های نازک نقش مهمی در توسعه و مطالعه مواد با ویژگی هایویژگی‌های جدید و منحصر به فرد ایفا می‌کنند. به عنوان مثال می‌توان به [[چند وجهی|مواد multiferroic]] و ابر لایه هالایه‌ها اشاره کرد که امکان بررسی پدیده هایپدیده‌های کوانتومی را فراهم می‌آورند.
 
== فرایند رسوب گذاری (Deposition) ==
اعمال کردن یک لایه نازک بر روی یک سطح، ''رسوب گذاری لایه نازک'' نامیده می‌شود؛ در واقع این فرایند شامل هر تکنیکی برای رسوب گذاری یک لایه نازک از مواد روی یک [[بستر (علم مواد)|بستر]] یا روی لایه هایلایه‌های قبلی رسوب شده است. "نازک" یک اصطلاح نسبی است، اما اکثر تکنیک هایتکنیک‌های رسوب ضخامت لایه را تا چند ده [[نانومتر]] کنترل می‌کنند. [[برآرایی پرتو-مولکولی|اپیتاکسی پرتوی مولکولی]]، [[فیلم Langmuir – Blodgett|روش لانگمویر-بلودت]]، رسوب لایه اتمی و رسوب لایه مولکولی اجازه می‌دهند که یک تک لایه از [[اتم|اتم ها]]<nowiki/>‌ها یا مولکول هامولکول‌ها در یک زمان رسوب داده شوند.
 
استفاده از لایه هایلایه‌های نازک در تولید وسایل [[نورشناسی|اپتیکی]] (به عنوان مثال روکش هایروکش‌های [[بازتاب]]نده - [[روکش آنتی‌رفلکس|ضد بازتاب]] و یا [[شیشه خودتمیزشونده|شیشه هایشیشه‌های خود تمیز شونده]])، [[الکترونیک]]ی (لایه هایی از [[عایق الکتریکی|نارساناها]]، [[نیم‌رسانا|نیمه رسانا ها]]<nowiki/>‌ها و [[رسانای الکتریکی|رساناها]] که [[مدار مجتمع|مدارات مجتمع]] را می‌سازند)، بسته بندی (به عنوان مثال، ورق هایورق‌های PET پوشش داده شده با آلومینیوم) و در [[هنر معاصر]] (به کار [[Larry Bell (artist)|لری بل]] مراجعه کنید) مفید است. گاهی اوقات که ضخامت مهم نیست، فرایندهای مشابه مورد استفاده قرار می‌گیرند: برای مثال پالایش مس با [[آبکاری الکترولیتی|آبکاری]] و رسوب [[سیلیسیم|سیلیکون]] و [[اورانیم|اورانیوم]] غنی شده توسط یک فرایند شبه [[انباشت به روش تبخیر شیمیایی|CVD]] پس از پردازش فاز گاز.
 
بسته به اینکه فرایند در درجه اول [[شیمی]]ایی باشد یا [[فیزیک]]ی، تکنیک هایتکنیک‌های رسوب گذاری در دو دسته گسترده قرار می‌گیرند.<ref>{{Cite book|editor-last=Knoll|editor-first=Wolfgang Knoll|editor2-last=Advincula|editor2-first=Rigoberto C.|date=2011-06-07|title=Functional Polymer Films, 2 Volume Set 1st Edition|url=|location=|publisher=Wiley-VCH|page=|isbn=978-3527321902|authorlink=}}</ref>
 
=== رسوب شیمیایی ===
در اینجا، یک [[Precursor|پیش ماده]] سیال بر روی یک سطح جامد دچار تغییر شیمیایی می‌شود و یک لایه جامد باقی می‌گذارد. یک نمونه روزمره، تشکیل دوده روی یک جسم خنک وقتی درون شعله قرار می‌گیرد، است. از آنجا که مایع جسم جامد را احاطه می‌کند، رسوب بدون وابستگی چندانی به جهت، بر روی هر سطحی اتفاق می‌افتد. لایه هایلایه‌های نازک ساخته شده به روش هایروش‌های رسوب شیمیایی به جای ''جهت دار بودن''، همدیس (conformal) هستند.
 
در ادامه، رسوب شیمیایی بیشتر به وسیله فاز پیش ماده طبقه بندی می‌شود:
 
[[آبکاری]] به پیش ماده هایماده‌های مایع متکی است که اغلب محلول آب به همراه نمکی از فلز مورد نظر برای رسوب گذاری است. برخی فرایندهای آبکاری کاملاً توسط [[واکنش‌گر ناب|مواد واکنشگر]] در محلول (معمولاً برای [[فلزات نجیب]]) هدایت می‌شوند، اما تاکنون مهمترین فرایند تجاری [[آبکاری الکترولیتی|آبکاری الکتریکی]] است. این روش برای سالها چندان در پردازش نیمه هادی هاهادی‌ها کاربردی نداشت، اما به دلیل استفاده گسترده تر از روش هایروش‌های [[مسطح‌سازی شیمیایی-مکانیکی|صیقل دادن شیمیایی-مکانیکی،]] در حال حاضر دوباره استفاده می‌گردد.
 
[[سل-ژل|رسوب محلول شیمیایی]] (CSD) یا [[رسوب شیمیایی حمامی|رسوب به وسیله حمام شیمیایی]] (CBD) از پیش ماده مایعی استفاده می‌کند که معمولاً محلول پودرهای آلی-فلزی در یک حلال آلی است. این یک فرایند نسبتاً ارزان و ساده تولید لایه نازک است که فازهای کریستالی دقیقی از نظر استوکیومتری تولید می‌کند. این روش همچنین به عنوان روش '''[[سل-ژل|sol-gel]]''' شناخته می‌شود زیرا 'sol' (یا محلول) به تدریج به سمت ایجاد سیستم دو فاز ژل-مانند تغییر می‌یابد.
 
روش [[روش Langmuir – Blodgett|لانگمویر-بلودت]] از مولکولهایی استفاده می‌کند که در بالای یک زیرفاز آبی شناور هستند. چگالی فشردگی مولکول هامولکول‌ها کنترل می‌شود و پس از برداشت کنترل شده زیرفاز از روی بستر جامد، تک لایه فشرده شده به روی آن منتقل می‌شود. این امر امکان ایجاد لایه هایلایه‌های نازک از مولکول هایمولکول‌های مختلف مانند نانوذرات، پلیمرها و لیپیدها را با چگالی فشردگی ذرات و ضخامت لایه کنترل شده فراهم می‌آورد.<ref>{{Cite journal|last=Ariga|first=Katsuhiko|last2=Yamauchi|first2=Yusuke|last3=Mori|first3=Taizo|last4=Hill|first4=Jonathan P.|year=2013|title=25th Anniversary Article: What Can Be Done with the Langmuir-Blodgett Method? Recent Developments and its Critical Role in Materials Science|url=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201302283}}|journal=Advanced Materials|location=Deerfield Beach FL USA|publisher=VCH Publishers|publication-date=2013-10-08|volume=25|issue=45|pages=6477–6512|doi=10.1002/adma.201302283|issn=1521-4095|pmid=24302266}}</ref>
 
[[پوشش دورانی|روکش دورانی]] یا ریخته گری چرخشی، از یک پیش ماده مایع یا پیش ماده [[سل-ژل|سل ژل]] استفاده می‌کند که روی یک بستر صاف و مسطح رسوب داده شده که در مرحله بعد این بستر با سرعت بالایی چرخانده می‌شود تا محلول را به روش سانتریفوژ روی بستر پخش کند. سرعتی که محلول با آن چرخانده می‌شود و [[گران‌روی|ویسکوزیته]] سل، ضخامت نهایی لایه رسوبی را تعیین می‌کند. می‌توان رسوبات مکرر را برای افزایش ضخامت لایه هالایه‌ها به مقدار دلخواه انجام داد. پردازش حرارتی اغلب به منظور تبلور لایه ی آمورف رسوب گذاری شده به روش پوشش دورانی، انجام می‌شود. چنین لایه هایلایه‌های کریستالی می‌توانند جهت گیری هایگیری‌های مرجح خاصی را بعد از تبلور بر روی بسترهای تک [[بلور]]ی نشان دهند.<ref>{{Cite journal|last=Hanaor|first=D.A.H.|last2=Triani|first2=G.|last3=Sorrell|first3=C.C.|date=2011-03-15|title=Morphology and photocatalytic activity of highly oriented mixed phase titanium dioxide thin films|journal=Surface and Coatings Technology|volume=205|issue=12|pages=3658–3664|arxiv=1303.2741|doi=10.1016/j.surfcoat.2011.01.007}}</ref>
 
[[لایه‌نشانی غوطه‌وری|روکش Dip]] مشابه روکش چرخشی است به این صورت که یک پیش ماده مایع یا پیش ماده سل ژل روی یک بستر رسوب داده می‌شود، اما در این حالت بستر کاملاً در محلول فرو می‌رود و سپس تحت شرایط کنترل شده خارج می‌شود. با کنترل سرعت برداشت (خارج کردن)، شرایط تبخیر (عمدتاً رطوبت و دما) و قابلیت تبخیر/ گرانروی حلال، ضخامت لایه، همگن بودن و مورفولوژی نانوسکوپی هم کنترل می‌شوند. دو رژیم تبخیر وجود دارد: ناحیه مویرگی با سرعت برداشت بسیار کم و منطقه زهکشی با سرعت تبخیر سریعتر.<ref>{{Cite journal|last=Faustini|first=Marco|last2=Drisko|first2=Glenna L|last3=Boissiere|first3=Cedric|last4=Grosso|first4=David|date=2014-03-01|title=Liquid deposition approaches to self-assembled periodic nanomasks|url=|journal=Scripta Materialia|volume=74|issue=|pages=13–18|doi=10.1016/j.scriptamat.2013.07.029|access-date=}}</ref>
 
[[انباشت به روش تبخیر شیمیایی|رسوب بخار شیمیایی]] (CVD) به طور کلی از یک پیش ماده در فاز گازی، اغلب یک [[هالید]] یا [[هیدرید]] از عنصر مورد نظر، برای رسوب گذاری استفاده می‌نماید. در حالت [[برآرایی بخار فلز-آلی|MOCVD]] از گاز آلی-فلزی استفاده می‌شود. روش هایروش‌های تجاری اغلب از پیش ماده هایماده‌های گازی با فشارهای بسیار پایین استفاده می‌کنند.
 
[[تقویت بخار شیمیایی پلاسما|CVD بهبود یافته با پلاسما]] (PECVD) از بخار یونیزه شده یا [[پلاسما (فیزیک)|پلاسما]] به عنوان پیش ماده استفاده می‌کند. بر خلاف مثال دوده در بالا، PECVD تجاری برای تولید پلاسما به روش هایروش‌های الکترومغناطیسی (جریان الکتریکی، برانگیختگی [[ریزموج|مایکروویوی]] ) متکی است و نه یک واکنش شیمیایی.
 
رسوب لایه اتمی (ALD)، و روش خواهرش رسوب لایه مولکولی (MLD)، با استفاده از پیش ماده هایماده‌های گازی، لایه هایلایه‌های نازک همدیس و تک لایه را در یک زمان رسوب گذاری می‌کند. این فرایند به دو واکنش تقسیم می‌شود که به ترتیب و برای هر لایه تکرار می‌شوند تا از اشباع کامل لایه پیش از شروع لایه بعدی اطمینان حاصل شود. بنابراین، یک واکنش دهنده ابتدا رسوب می‌شود و سپس ماده دوم واکنش دهنده رسوب می‌شود که در طی آن یک واکنش شیمیایی روی بستر اتفاق می‌افتد و ترکیب مورد نظر را تشکیل می‌دهد. به دلیل این فرایند مرحله به مرحله، این روند از CVD کندتر است اما برخلاف CVD می‌تواند در دماهای پایین اجرا شود.
 
=== رسوب فیزیکی ===
رسوب فیزیکی برای تولید یک لایه نازک جامد از روش هایروش‌های مکانیکی، الکترومکانیکی یا ترمودینامیکی استفاده می‌کند. یک نمونه روزمره شکل گیری [[یخبندان]] (شبنم یخ زده) است. از آنجا که بیشتر مواد مهندسی توسط انرژی هایانرژی‌های نسبتاً بالایی در کنار هم نگه داشته شده اند و از واکنش هایواکنش‌های شیمیایی برای ذخیره این انرژی هاانرژی‌ها استفاده نمی‌شود، سیستم هایسیستم‌های رسوب فیزیکی تجاری تمایل دارند که برای عملکرد صحیح به بخار کم فشار نیاز داشته باشند؛ بیشتر آنها را می‌توان به عنوان [[رسوب‌دهی فیزیکی بخار|رسوب بخار فیزیکی]] (PVD) طبقه بندی کرد.
 
ماده ی مورد نظر برای رسوب در یک محیط [[انرژی]] زا و [[آنتروپی|انتروپیک]] قرار می‌گیرد تا ذرات ماده از سطح آن فرار کنند. در مقابل این منبع سطح خنک کننده‌ای قرار دارد که هنگام رسیدن این ذرات، انرژی آنها را جذب می‌نماید و به آنها اجازه می‌دهد یک لایه جامد تشکیل دهند. کل سیستم در یک محفظه رسوب خلأ نگه داشته می‌شود تا ذرات بتوانند تا حد امکان آزادانه حرکت کنند. از آنجا که ذرات تمایل به دنبال کردن یک مسیر مستقیم دارند، لایه هایی که به روش هایروش‌های فیزیکی رسوب گذاری می‌''شوند'' معمولاً ''جهت دار'' هستند تا ''همدیس'' .
 
نمونه هایی از رسوب فیزیکی عبارتند از: تبخیر حرارتی که از بخاری با مقاومت الکتریکی برای ذوب مواد استفاده می‌کند و فشار بخار آن را تا حد مفیدی بالا می‌برد. این کار در خلأ بالا انجام می‌شود، هم برای این که بخار بتواند بدون واکنش با یا [[پراکندگی]] از سایر اتم هایاتم‌های فاز گازی در محفظه به بستر برسد و هم برای اینکه میزان ترکیب ناخالصی هایناخالصی‌های حاصل از گاز باقیمانده در محفظه خلأ را کاهش دهند. بدیهی است فقط موادی با [[فشار بخار]] بسیار بالاتر از [[المنت گرمایی]] بخاری می‌توانند بدون آلوده کردن لایه رسوب داده شوند. [[برآرایی پرتو-مولکولی|اپیتکسی پرتو مولکولی]] نوع خاص و پیچیده‌ای از تبخیر حرارتی است.
 
در روش [[رسوب بخار فیزیکی پرتو الکترون|تبخیر پرتوی الکترونی]] پرتویی پرانرژی از یک [[تفنگ الکترونی]] شلیک می‌گردد تا یک نقطه کوچک ماده را به نقطه جوش برساند؛ از آنجایی که گرمایش یکنواخت نیست می‌توان مواد با [[فشار بخار]] پایین تر را رسوب داد. باریکه معمولاً با زاویه 270 درجه خم می‌شود تا اطمینان حاصل شود که فیلامان تفنگ مستقیماً در معرض شار تبخیر قرار ندارد. آهنگ رسوب معمولی برای تبخیر پرتوی الکترونی از 1 تا 10 نانومتر بر ثانیه است.
 
در [[برآرایی پرتو-مولکولی|اپیتاکسی پرتوی مولکولی]] (MBE) جریانهای کند یک عنصر می‌توانند به سمت بستر (زیرلایه) هدایت شوند به طوری که یک لایه اتمی از مواد در یک زمان رسوب کنند. ترکیباتی مانند [[گالیم آرسنید]] معمولاً با اعمال مکرر یک لایه از یک عنصر (یعنی [[گالیم]])، سپس یک لایه از عنصر دیگر (یعنی [[آرسنیک]]) رسوب داده می‌شوند به طوری که فرایند شیمیایی و در عین حال فیزیکی باشد؛ این فرایند همچنین به عنوان رسوب لایه اتمی شناخته می‌شود. اگر پیش ماده هایماده‌های مورد استفاده آلی باشند، به این روش رسوب لایه مولکولی گفته می‌شود. پرتوی ماده مورد نظر می‌تواند به روش فیزیکی (یعنی توسط [[کوره]]) یا با یک واکنش شیمیایی ( epitaxy پرتو شیمیایی) تولید شود.
 
[[کندوپاش|کند و پاش]] به پلاسمایی (معمولاً از جنس یک [[گاز نجیب]] مانند [[آرگون]]) متکی است تا با ضربه زدن، ماده را به صورت چند اتم در هر بار از سطح هدف جدا کند (بکند). هدف را می‌توان در دمای نسبتاً کم نگه داشت زیرا این روش یکی از انواع روش هایروش‌های تبخیر نیست که همین سبب می‌شود یکی از انعطاف پذیرترین تکنیک هایتکنیک‌های رسوب به حساب آید. این روش به ویژه برای ترکیبات یا مخلوط هامخلوط‌ها مفید است که در آنها اجزای مختلف تمایل به تبخیر با آهنگ هایآهنگ‌های متفاوت دارند. توجه داشته باشید که پوشش مرحله کند و پاش کمابیش همدیس است. کند و پاش همچنین در مواد و ابزار نوری کاربرد گسترده‌ای دارد. ساخت کلیه فرمت هایفرمت‌های CD ،DVD و BD با کمک این تکنیک انجام می‌شود. این یک تکنیک سریع است و همچنین کنترل ضخامت خوبی را فراهم می‌نماید. در حال حاضر گازهای نیتروژن و اکسیژن نیز در کند و پاش استفاده می‌شوند.
 
سیستم هایسیستم‌های رسوب لیزر پالسی توسط یک فرایند [[کند و سوز|فرسایش]] کار می‌کنند. پالسهای [[لیزر]] متمرکز سطح هدف را تبخیر کرده و آن را به پلاسما تبدیل می‌نمایند؛ این پلاسما معمولاً قبل از رسیدن به بستر دوباره به گاز تبدیل می‌گردد.<ref>{{Cite journal|last=Rashidian Vaziri|first=M. R.|last2=Hajiesmaeilbaigi|first2=F.|last3=Maleki|first3=M. H.|date=2011-08-24|title=Monte Carlo simulation of the subsurface growth mode during pulsed laser deposition|journal=Journal of Applied Physics|volume=110|issue=4|pages=043304|bibcode=2011JAP...110d3304R|doi=10.1063/1.3624768}}</ref>
 
رسوب قوس کاتدیک (arc-PVD) که نوعی رسوب پرتو یونی است که در آن یک قوس الکتریکی ایجاد می‌شود که به معنای واقعی کلمه یون هایون‌ها را با انفجار از کاتد جدا می‌نماید. این جرقه دارای [[تجمع قدرت، تراکم قدرت|چگالی توان]] فوق العاده بالایی است که منجر به سطح بالایی از [[یونش]] (30-100٪) به علاوه ی یون هاییون‌های شارژ شده، ذرات خنثی، خوشه هاخوشه‌ها و ذرات بزرگ (قطرات) می‌گردد. اگر یک گاز واکنش پذیر در طی فرایند تبخیر وارد شود، در طول برهمکنش با [[شار]] یونی، [[تفکیک (شیمی)|تفکیک]]، [[یونش|یونیزاسیون]] و [[حالت برانگیخته|برانگیختگی]] می‌توانند رخ دهند و یک لایه ترکیبی رسوب داده شود.
 
رسوب [[الکترو هیدرودینامیک|الکترو هیدروودینامیکی]] (رسوب با الکترواسپری) یک فرایند نسبتاً جدید رسوب لایه نازک است. مایع موردنظر برای رسوب گذاری به صورت محلول نانوذره یا یک محلول ساده به یک نازل مویین کوچک (معمولاً فلزی) که به ولتاژ بالا متصل است، تزریق می‌شود. بستری که لایه باید روی آن رسوب داده شود به زمین اتصال دارد. به دلیل تأثیر میدان الکتریکی، زمانی که مایع از [[نازل]] بیرون می‌آید شکل مخروطی (مخروط تیلور) به خود می‌گیرد و در رأس مخروط جت نازکی ظهور می‌کند که به سبب محدودیت بار ریلی به قطرات بسیار ریز و کوچک با بار مثبت تجزیه می‌گردد. قطرات کوچکتر و کوچکتر می‌شوند و در نهایت به عنوان یک لایه نازک یکنواخت روی بستر قرار می‌گیرند.
 
=== حالت هایحالت‌های رشد ===
[[پرونده:Frank-van-der-Merwe-Modus.svg|بندانگشتی|حالت Frank-van-der-Merwe <ref>{{Citation|title=Deutsch: Frank-van-der-Merwe-Modus|url=https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Frank-van-der-Merwe-Modus.svg|date=2007-11|accessdate=2020-03-23|first=David|last=W}}</ref>]]
رشد [[رشد Frank-van der Merwe|Frank-van der Merwe]] <ref>{{Cite journal|last=Frank|first=Frederick Charles|last2=van der Merwe|first2=J. H.|date=1949-08-15|title=One-dimensional dislocations. I. Static theory|journal=Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences|volume=198|issue=1053|pages=205–216|bibcode=1949RSPSA.198..205F|doi=10.1098/rspa.1949.0095|jstor=98165}}</ref><ref>{{Cite journal|last=Frank|first=Frederick Charles|last2=van der Merwe|first2=J. H.|date=1949-08-15|title=One-Dimensional Dislocations. II. Misfitting Monolayers and Oriented Overgrowth|journal=Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences|volume=198|issue=1053|pages=216–225|bibcode=1949RSPSA.198..216F|doi=10.1098/rspa.1949.0096|jstor=98166}}</ref><ref>{{Cite journal|last=Frank|first=Frederick Charles|last2=van der Merwe|first2=J. H.|date=1949-08-15|title=One-Dimensional Dislocations. III. Influence of the Second Harmonic Term in the Potential Representation, on the Properties of the Model|journal=Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences|volume=198|issue=1053|pages=125–134|bibcode=1949RSPSA.200..125F|doi=10.1098/rspa.1949.0163|jstor=98394}}</ref> ("لایه به لایه"). در این حالت رشد، برهم کنش هایکنش‌های سطح-جاذب و جاذب-جاذب به تعادل می‌رسند. این نوع رشد نیاز به تطابق شبکه‌ای دارد و از این رو مکانیسم رشد "ایدئال" در نظر گرفته می‌شود.
 
[[رشد Stranski-Krastanov]] <ref>{{Cite journal|last=Stranski|first=I. N.|last2=Krastanov|first2=L.|date=1938-02-10|title=Zur Theorie der orientierten Ausscheidung von Ionenkristallen aufeinander|url=|journal=Monatshefte für Chemie und verwandte Teile anderer Wissenschaften|volume=146|issue=1|pages=351–364|doi=10.1007/BF01798103|issn=0343-7329|access-date=}}</ref> ("جزایر متصل" یا "لایه به علاوه جزیره"). در این حالت رشد، فعل و انفعالات سطح-جاذب قوی تر از فعل و انفعالات جاذب-جاذب است.
 
Volmer-Weber <ref>{{Cite journal|last=Volmer|first=M.|last2=Weber|first2=A.|date=1926-01-01|title=Keimbildung in übersättigten Gebilden|url=|journal=Zeitschrift für Physikalische Chemie|volume=119U|issue=1|pages=277–301|doi=10.1515/zpch-1926-11927|issn=0942-9352|access-date=}}</ref> ("جزایر مجزا"). در این حالت رشد، برهم کنش هایکنش‌های جاذب-جاذب قوی تر از برهم کنش هایکنش‌های سطح-جاذب هستند، از این رو "جزایر" بلافاصله شکل می‌گیرند.
[[پرونده:Stranski-Krastanow-Modus.svg|بندانگشتی|حالت Stranski-Krastanow <ref>{{Cite journal|title=File:Stranski-Krastanow-Modus.svg|url=https://en.wikipedia.org/wiki/File:Stranski-Krastanow-Modus.svg|journal=Wikipedia|language=en}}</ref>]]
 
=== اپیتاکسی ===
زیر مجموعه‌ای از فرایندها و کاربردهای رسوب لایه هایلایه‌های نازک متمرکز است بر روی رشد به اصطلاح epitaxial مواد و رسوب لایه هایلایه‌های نازک کریستالی که به دنبال ساختار بلوری بستر رشد می‌کنند. اصطلاح اپیتاکسی از ریشه هایریشه‌های یونانی (epi (ἐπί به معنی "بالا/روی"، و تاکسیس (τάξις) به معنی "روشی منظم" می‌آید. این اصطلاح را می‌توان به "تنظیم بر روی (arranging upon)" ترجمه کرد.
[[پرونده:Volmer-Weber-Modus.svg|بندانگشتی|حالت Volmer-Weber <ref>{{Cite journal|title=File:Volmer-Weber-Modus.svg|url=https://en.wikipedia.org/wiki/File:Volmer-Weber-Modus.svg|journal=Wikipedia|language=en}}</ref>]]
اصطلاح '''هومواپیتاکسی''' به حالت خاصی گفته می‌شود که در آن لایه‌ای از همان ماده روی یک بستر بلوری رشد می‌یابد. به عنوان مثال از این فناوری برای رشد لایه‌ای خالص تر از بستر استفاده می‌شود که چگالی نقصان کمتری به نسبت بستر دارد و همچنین برای تولید لایه هایی با سطح دوپینگ متفاوت. '''Heteroepitxic''' به حالتی اشاره می‌کند که در آن لایه رسوب داده شده متفاوت از بستر است.
 
تکنیک هایتکنیک‌های مورد استفاده برای رشد epitaxial لایه هایلایه‌های نازک شامل [[برآرایی پرتو-مولکولی|اپیتاکسی پرتوی مولکولی]]، [[انباشت به روش تبخیر شیمیایی|رسوب بخار شیمیایی]] و رسوب لیزر پالسی است .<ref>{{Cite journal|last=Rashidian Vaziri|first=M. R.|last2=Hajiesmaeilbaigi|first2=F.|last3=Maleki|first3=M. H.|date=2010-10-07|title=Microscopic description of the thermalization process during pulsed laser deposition of aluminium in the presence of argon background gas|journal=Journal of Physics D: Applied Physics|volume=43|issue=42|pages=425205|bibcode=2010JPhD...43P5205R|doi=10.1088/0022-3727/43/42/425205|issn=1361-6463}}</ref>
 
== کاربردها ==
 
=== روکش هایروکش‌های تزئینی ===
استفاده از لایه هایلایه‌های نازک برای روکش هایروکش‌های تزئینی احتمالاً نماینده قدیمی ترین کاربرد آنها است. این کاربردها شامل برگهای نازک طلایی با ضخامت حدود 100&nbsp;nm می‌شوند که بیش از 5000 سال پیش در هند باستان مورد استفاده قرار می‌گرفتند. همچنین ممکن است به عنوان هر شکلی از نقاشی شناخته شود، اگرچه این نوع اثر عموماً به عنوان یک هنر دستی در نظر گرفته می‌شود تا مهندسی یا یک رشته علمی. امروزه لایه هایلایه‌های نازک با ضخامت متغیر و [[ضریب شکست]] بالا مانند [[تیتانیوم دی‌اکسید|دی اکسید تیتانیوم]] اغلب برای روکش هایروکش‌های تزئینی بر روی شیشه استفاده می‌شود که به عنوان مثال باعث ایجاد ظاهری به رنگ رنگین کمانی مانند لکه روغن روی آب می‌گردد. علاوه بر این، سطوح غیرشفافی که با طلا رنگ شده اند ممکن است با کند و پاش طلا یا [[تیتانیوم نیترید|نیترید تیتانیوم]] تهیه شوند.
 
=== روکش هایروکش‌های نوری (اپتیکی) ===
این لایه هالایه‌ها در هر دو سیستم بازتابی و [[شکست نور|شکستی]] به کار می‌روند. [[آینه|آینه های]]<nowiki/>‌های بزرگ (بازتابی) در قرن نوزدهم در دسترس قرار گرفتند و با کند و پاش نقره فلزی یا آلومینیوم روی شیشه تولید می‌شدند. عدسی هایعدسی‌های شکستی برای ابزارهای نوری مانند دوربین هادوربین‌ها و میکروسکوپ هامیکروسکوپ‌ها به طور معمول دارای [[ابیراهی نوری|ابیراهی]] هستند، یعنی رفتار شکستی غیر ایدئال دارند. در حالی که قبلاً مجموعه هایی با تعداد بالایی از عدسی هاعدسی‌ها باید در امتداد مسیر نوری قرار می‌گرفتند، امروزه ممکن است با روکش کردن (لایه نشانی) عدسی هایعدسی‌های نوری با [[پوشش نوری|چند لایه]] شفاف دی اکسید تیتانیوم، [[سیلیکون نیترید|نیترید سیلیکون]] یا اکسید سیلیکون و غیره، این ابیراهی هاابیراهی‌ها را اصلاح نمود. یک نمونه ی خوب شناخته شده برای پیشرفت در سیستم هایسیستم‌های نوری توسط فناوری لایه هایلایه‌های نازک، در لنزهای با پهنای چند میلی متر در [[گوشی دوربین‌دار|دوربین تلفن هایتلفن‌های هوشمند]] نمایان است. نمونه هاینمونه‌های دیگر روکش هایروکش‌های ضد بازتاب روی عینک یا [[صفحه خورشیدی|صفحات]] [[پانل خورشیدی|خورشیدی]] هستند.
 
=== روکش هایروکش‌های محافظ ===
لایه هایلایه‌های نازک اغلب برای محافظت از قطعه مورد نظر زیرین در برابر تأثیرات خارجی رسوب داده می‌شوند. این محافظت ممکن است با به حداقل رساندن تماس با محیط بیرونی انجام گردد تا انتشار (دیفیوژن) از محیط به قطعه کار یا برعکس گاهش یابد. به عنوان مثال، بطری هایبطری‌های پلاستیکی لیموناد غالباً توسط لایه هایلایه‌های ضد انتشار روکش می‌شوند تا از پخش و تجزیه CO <sub>2 جلوگیری کنند</sub> که تحت فشار زیاد وارد نوشیدنی می‌شود. نمونه دیگر توسط لایه هایلایه‌های نازک [[تیتانیوم نیترید|TiN]] در [[مدار مجتمع|تراشه هایتراشه‌های میکروالکترونیکی]] است که خطوط آلومینیومی رسانا را به صورت الکتریکی از عایق تعبیه شده SiO <sub>2 جدا می‌کنند</sub> تا مانع تشکیل Al <sub>2</sub> O <sub>3 گردد</sub>. اغلب، لایه هایلایه‌های نازک به عنوان محافظ در برابر [[سایشی (مکانیکی)|سایش]] بین قطعات مکانیکی متحرک عمل می‌کنند. به عنوان نمونه هایی از این کاربرد می‌توان به استفاده از لایه هایلایه‌های کربن الماس-مانند (DLC) در موتور اتومبیل هااتومبیل‌ها یا لایه هایلایه‌های نازک ساخته شده از [[نانوکامپوزیت|نانوکامپوزیت ها]]<nowiki/>‌ها اشاره کرد.
 
=== روکش هایروکش‌های الکتریکی ===
[[پرونده:MxSnake.png|چپ|بندانگشتی|لایه فلزی با ساختار جانبی در یک مدار مجتمع <ref name="SCT20102">{{Cite journal|last=Birkholz|first=M.|last2=Ehwald|first2=K.-E.|last3=Wolansky|first3=D.|last4=Costina|first4=I.|last5=Baristiran-Kaynak|first5=C.|last6=Fröhlich|first6=M.|last7=Beyer|first7=H.|last8=Kapp|first8=A.|last9=Lisdat|first9=F.|date=2010-03-15|title=Corrosion-resistant metal layers from a CMOS process for bioelectronic applications|journal=Surface and Coatings Technology|volume=204|issue=12–13|pages=2055–2059|doi=10.1016/j.surfcoat.2009.09.075|issn=0257-8972}}</ref>]]
لایه هایلایه‌های نازک از عناصر فلزی مانند مس، آلومینیوم، طلا یا نقره و غیره و آلیاژهای آنها کاربردهای بی شماری در دستگاههای الکتریکی یافته اند. به دلیل [[مقاومت ویژه و رسانندگی الکتریکی|هدایت الکتریکی]] بالایشان قادرند جریانهای الکتریکی را عبور دهند یا ولتاژ را تغذیه کنند. لایه هایلایه‌های فلزی نازک در سیستم هایسیستم‌های الکتریکی معمولی استفاده می‌گردند، مثلاً به عنوان لایه هایلایه‌های مس روی [[برد مدار چاپی]]، یا به عنوان اتصال به زمین بیرونی در [[کابل کواکسیال|کابل هایکابل‌های کواکسیال]] و اشکال مختلف دیگر مانند سنسورها و غیره.<ref>{{Cite book|last=Korotcenkov|first=Ghenadii|date=2013-09-18|chapter=Thin metal films|title=Handbook of Gas Sensor Materials: Properties, Advantages and Shortcomings for Applications|series=Integrated Analytical Systems|chapterurl=|location=|publisher=Springer|pages=153–166|isbn=978-1461471646|authorlink=}}</ref> یک زمینه اصلی کاربرد آنها به استفاده در [[مدار مجتمع|مدارهای یکپارچه]] تبدیل شده است، جایی که شبکه الکتریکی بین دستگاههای فعال و منفعل مانند [[ترانزیستور]]ها و خازنها و غیره از لایه هایلایه‌های نازک Al یا مس ساخته شده است. این لایه هالایه‌ها ضخامت هایی در محدوده چند صد نانومتر تا چند میکرومتر را شامل می‌شوند و آنها اغلب به منظور جلوگیری از یک واکنش شیمیایی با دی الکتریک اطراف مانند SiO <sub>2</sub> در میان چند لایه نازک نانومتری [[تیتانیوم نیترید|نیتریت تیتانیوم]] قرار داده می‌شوند. شکل بالا یک میکروگراف از یک ساختار عمودی فلزی TiN/Al/TiN که در یک تراشه میکروالکترونیک ساخته شده است، نشان می‌دهد.<ref name="SCT20102"/>
 
=== سلول هایسلول‌های فتوولتائیک لایه نازک ===
فناوری لایه هایلایه‌های نازک همچنین به عنوان ابزاری برای کاهش قابل توجه هزینه [[سلول خورشیدی|سلولهای خورشیدی]] توسعه داده می‌شوند. دلیل اصلی این امر این است که [[سلول خورشیدی فیلم نازک|سلولهای خورشیدی با لایه نازک]] به دلیل کاهش هزینه ی مواد، هزینه انرژی، هزینه هایهزینه‌های رسیدگی و هزینه هایهزینه‌های سرمایه ای، ارزانتر هستند. این امر به ویژه در استفاده از فرایندهای [[قطعات الکترونیکی چاپی|الکترونیکی چاپی]] ([[رول به رول]]) نمایان است. سایر فناوری هایفناوری‌های لایه نازک که هنوز در مرحله اولیه تحقیقات در حال انجام هستند و یا از نظر تجاری به صورت محدود در دسترس هستند، اغلب به عنوان سلول هایسلول‌های فتوولتائیک نسل سوم یا در حال ظهور طبقه بندی می‌شوند و شامل سلولهای خورشیدی آلی، [[سلول‌های خورشیدی رنگ‌حساس|حساس به رنگ]] و پلیمر، همچنین سلولهای خورشیدی نقطه کوانتومی، [[سی‌زدتی‌اس|سولفید قلع روی مس]]، نانو کریستال و [[سلول خورشیدی پروسکایت|پروسکایت]] می‌شوند.
 
=== باتری هایباتری‌های لایه نازک ===
از فناوری چاپ لایه نازک برای اعمال [[باتری لیتیم پلیمر|پلیمرهای لیتیوم]] حالت جامد بر بسترهای مختلف استفاده می‌شود تا باتری هایباتری‌های منحصر به فردی برای کاربردهای تخصصی ایجاد شوند. باتریهای لایه نازک می‌توانند مستقیماً روی تراشه هاتراشه‌ها یا بسته هایبسته‌های تراشه به هر شکل و اندازه‌ای رسوب داده شوند. باتری هایباتری‌های قابل انعطاف را می‌توان با چاپ روی پلاستیک، فویل نازک فلزی یا کاغذ ساخت.<ref>{{Cite web|url=https://www.mpoweruk.com/cell_construction.htm#flexible|title=Cell Mechanical Construction - Thin Film Batteries|last=<!--Not stated-->|date=|website=mpoweruk.com|publisher=Woodbank Communications Ltd|accessdate=2019-10-03|quote=}}</ref>
 
== منابع ==