Karakterizacija tankog filma opisuje analizu sastava mikroskopskih slojeva materijala koji se koriste za poboljšanje optike i poluvodiča. Ovi materijali služe mnogim industrijama i tehnologijama mijenjajući brojne karakteristike površine, kao što su optička, vodljiva, izdržljivost i druga svojstva. Nanometrologija se odnosi na specifična mjerenja mikroskopskih značajki, dok se karakterizacija može raščlaniti na kvalitativnu i kvantitativnu analizu brojnih osobina. To može uključivati opažanja optičkih, električnih i magnetskih svojstava.
Mnoge uobičajene i jedinstvene upotrebe tankih filmova čine točnu analizu sastava vitalnim procesom. U procesu razvoja koriste se brojne tehnike i alati. Oni služe istraživanju i razvoju te pomažu u osiguravanju kontrole kvalitete u proizvodnji. Dva primarna razmatranja u karakterizaciji tankog filma uključuju vidljivost procesa i sposobnost točne procjene svojstava filma dostupnim metodama. Uobičajene metode mogu uključivati spektrofotometrijske, interferometrijske i elipsometrijske tipove; drugi uključuju fototermalne i kombinirane procese.
Taloženje se odnosi na nanošenje filma na površine različitim složenim tehnikama. To stvara potrebu za senzorima u stvarnom vremenu koji mogu mjeriti svojstva tankih filmova na mjestu. Spektrofotometrijske tehnike za karakterizaciju tankog filma uključuju analizu refleksije i propusnosti optičkih svojstava. Elipsometrijske tehnike promatraju promjene polarizacije u svjetlosti koja prolazi kroz filmove pod upadnim kutom loma i prema njihovom dijelu spektralnog pojasa. Spektrofotometri i elipsometri su strojevi dizajnirani za obavljanje ovih analiza.
Interferometrija je metoda karakterizacije tankog filma koja koristi interferograme za mjerenje debljine i hrapavosti granica filmova. Takve se geometrijske kvalitete promatraju kroz refleksije i prijenose svjetlosti pomoću interferentnih mikroskopa i interferometara. Fototermalne tehnike određuju apsorpcijska svojstva, kao što su temperatura i termofizička svojstva pomoću optičkih mjera. Mjerenja mogu uključivati lasersku kalorimetriju, fototermalni pomak, fotoakustični plinski mikrofon i miraž.
Druge tehnike kombiniraju ove metode kako bi odgovarale. Površinski slojevi tankog filma često pokazuju različita svojstva od njihovih kompozitnih skupnih značajki. Modeli karakterizacije strukturnih tankih filmova procjenjuju nedostatke i neujednačenost, volumen i optičke nedosljednosti, kao i parametre prijelaznog sloja. Na nanotehnološkoj ljestvici, površine debele samo nekoliko atomskih slojeva moraju se točno nanijeti i procijeniti. Temeljnom analizom svih značajki, nedostataka te strukturnih i eksperimentalnih modela, proizvođači mogu koristiti optimalne metode i objekte za proces razvoja tankog filma.
Specijalizirane industrije tankih filmova uključuju tvrtke koje se koncentriraju na proizvodnju opreme za taloženje, mjeriteljstvo i karakterizaciju te povezane usluge. Ovi materijali su vitalni za brojne proizvode i komponente. Kategorije mogu uključivati poboljšanja mikroelektronike, optike, antirefleksnih površina i površina otpornih na udarce i još mnogo toga, u malim i velikim tehnologijama.