Ohutkalvon karakterisointi kuvaa optiikkaan ja puolijohteiden parantamiseen käytettyjen materiaalien mikroskooppisten kerrosten koostumusanalyysin. Nämä materiaalit palvelevat monia teollisuudenaloja ja tekniikoita muuttamalla lukuisia pinnan ominaisuuksia, kuten optisia, johtavia, kestäviä ja muita ominaisuuksia. Nanometrologia viittaa mikroskooppisten ominaisuuksien erityisiin mittauksiin, kun taas karakterisointi voidaan jakaa useiden ominaisuuksien laadulliseen ja määrälliseen analyysiin. Näitä voivat olla optisten, sähköisten ja magneettisten ominaisuuksien havainnot.
Monet ohuiden kalvojen yleiset ja ainutlaatuiset käyttötavat tekevät koostumuksen tarkasta analysoinnista elintärkeän prosessin. Kehitysprosessissa käytetään lukuisia tekniikoita ja työkaluja. Ne palvelevat tutkimusta ja kehitystä ja auttavat varmistamaan tuotannon laadunvalvonnan. Kaksi ensisijaista näkökohtaa ohutkalvon karakterisoinnissa ovat prosessin havaittavuus ja kyky arvioida tarkasti kalvon ominaisuudet käytettävissä olevilla menetelmillä. Yleisiä menetelmiä voivat olla spektrofotometriset, interferometriset ja ellipsometriset tyypit; muita ovat fototermiset ja yhdistetyt prosessit.
Saostuminen tarkoittaa kalvon levittämistä pinnoille käyttämällä erilaisia monimutkaisia tekniikoita. Tämä luo tarpeen reaaliaikaisille antureille, jotka pystyvät mittaamaan ohuiden kalvojen ominaisuuksia. Spektrofotometriset tekniikat ohutkalvon karakterisointiin sisältävät optisten ominaisuuksien heijastuskyvyn ja läpäisevyyden analyysin. Ellipsometriset tekniikat havaitsevat polarisaatiomuutoksia valossa, joka kulkee kalvojen yli taitekerroinlaskukulmassa ja niiden spektriaalto -osan mukaan. Spektrofotometrit ja ellipsometrit ovat koneita, jotka on suunniteltu suorittamaan nämä analyysit.
Interferometria on ohutkalvon karakterisointimenetelmä, joka käyttää interferogrammeja kalvon paksuuden ja rajakarheuden mittaamiseen. Tällaisia geometrisia ominaisuuksia havaitaan valonheijastusten ja häiriönmikroskooppeja ja interferometrejä käyttämällä. Fototermiset tekniikat määrittävät absorboivat ominaisuudet, kuten lämpötilan ja termofysikaaliset ominaisuudet, optisilla mittareilla. Mittauksiin voi kuulua laserkalorimetria, fototerminen siirtymä, fotoakustinen kaasukennomikrofoni ja miraasi.
Muut tekniikat yhdistävät nämä menetelmät sopiviksi. Ohuella kalvolla varustetuilla pintakerroksilla on usein erilaisia ominaisuuksia kuin niiden yhdistetyillä irtotavarana. Rakenteelliset ohutkalvon karakterisointimallit arvioivat vikoja ja epätasaisuuksia, tilavuutta ja optisia epäjohdonmukaisuuksia sekä siirtymäkerroksen parametreja. Nanoteknologisessa mittakaavassa vain muutaman atomikerroksen paksuiset pinnat on pinnoitettava ja arvioitava tarkasti. Analysoimalla perusteellisesti kaikki ominaisuudet, viat sekä rakenteelliset ja kokeelliset mallit tuottajat voivat käyttää optimaalisia menetelmiä ja laitteita ohutkalvokehitysprosessiin.
Erikoistuneita ohutkalvoteollisuuksia ovat yritykset, jotka keskittyvät laskeutumislaitteiden valmistukseen, metrologiaan ja karakterisointiin sekä niihin liittyviin palveluihin. Nämä materiaalit ovat tärkeitä monille tuotteille ja komponenteille. Luokat voivat sisältää mikroelektroniikan, optiikan, heijastamattomien ja iskunkestävien pintojen parannuksia ja paljon muuta pienissä ja suurissa tekniikoissa.