Poiché in alcuni casi i requisiti per la caratterizzazione di un film sottile e di un materiale solido differiscono in modo significativo, è necessario utilizzare tecniche di misurazione diverse per le due aree.

La conducibilità termica e la conducibilità elettrica dei film sottili sono solitamente inferiori a quelle di materiali solidi comparabili. Ad esempio, la conducibilità termica lambda di un film o di un nanofilo di Si da 20 nm a temperatura ambiente può essere di cinque volte inferiore [1] rispetto alla sua controparte solida monocristallina. Anche per un film d’oro spesso 100 nm è stato dimostrato che la conducibilità elettrica e termica è quasi dimezzata [2]. In generale, si può affermare che le proprietà di trasporto non dipendono solo dalla temperatura, ma anche fortemente dallo spessore [3].

Queste riduzioni della conduttività possono essere generalmente attribuite a due cause originali. Da un lato, la tecnologia di sintesi dei film sottili spesso produce impurità e difetti più grandi in un film sottile, che portano a un maggiore disordine e a confini di grano all’interno del materiale, che a sua volta porta a una maggiore dispersione e quindi a una riduzione della conducibilità termica ed elettrica. Inoltre, ci si aspetterebbe anche una ridotta conducibilità termica in un film sottile atomicamente perfetto a causa della dispersione interfacciale e della perdita di foni. Tuttavia, i due meccanismi influenzano il trasporto in-plano e cross-plano in modo diverso, per cui le proprietà di trasporto dei film sottili mostrano solitamente un comportamento anisotropo. Questo effetto può essere osservato anche se il materiale solido corrispondente presenta un comportamento isotropo.

[1] Li, Deyu, et al. “Conduttività termica di singoli nanofili di silicio”. Applied Physics Letters 83.14 (2003): 2934-2936.

[2] Linseis, V., Völklein, F., Reith, H., Nielsch, K. e Woias, P. 2018. Proprietà termoelettriche di nanofilm di Au e Ti, caratterizzate con una nuova piattaforma di misurazione. Materials Today: Proceedings, Atti della conferenza ECT2017.

[3] Linseis, V., Völklein, F., Reith, H., Hühne, R., Schnatmann, L., Nielsch, K. e Woias, P. 2018. Proprietà termoelettriche dipendenti dallo spessore e dalla temperatura di nanofilm di _Bi87Sb13 misurate con una nuova piattaforma di misurazione. Scienza e Tecnologia dei Semiconduttori.