薄膜（thin film）

肥皂泡閃爍的膜、畫框上的金箔、你眼鏡上的抗反射鍍層——這些全是薄膜：鋪在表面上的材料層，厚度從單一原子層到約一微米不等（一微米是一千奈米）。薄膜之所以自成一門課題，是因為它長在別的東西——基板——之上，所以它的結構既受材料本身的偏好塑造，也同樣受底下那個表面、以及薄膜如何被鋪下所塑造。薄膜並不只是一片非常平的塊材。

薄膜是一個原子一個原子、或一個分子一個分子堆起來的——靠蒸發材料再讓它凝結、靠離子束把原子從靶材上撞下來（濺鍍）、或靠氣體在表面反應（化學氣相沉積）。最初的原子如何排列，決定了整個結構，而有三種經典的成長模式：抵達的原子可能鋪開來、一層一層潤濕表面（法蘭克-凡德梅維模式）、可能聚成分立的三維小島（沃爾默-韋伯模式）、或先鋪平再碎成小島（史特蘭斯基-克拉斯坦諾夫模式）。一旦成長變厚，原子常堆成高高的、平行的柱狀晶粒，而這些微晶往往共享一個由基板與成長方向印上的優選取向，也就是織構。

這種對基板與製程的依賴意味著薄膜的結構可能與同一材料的塊材大不相同：不同的晶粒形狀、強烈的織構、內建的應力，甚至是本身無法穩定存在的相。這是特點而非缺陷——微晶片、硬質刀具鍍層、鏡子、太陽能電池與磁碟正是這樣被設計出來的，靠選擇基板與沉積配方來誘導出你想要的結構。當薄膜以與基板結晶對位的方式成長時，這個特例就叫磊晶。