Tynne filmer fortsetter å tiltrekke seg forskernes oppmerksomhet.Denne artikkelen presenterer nåværende og mer dyptgående forskning på deres anvendelser, variable avsetningsmetoder og fremtidig bruk.
"Film" er en relativ betegnelse på et todimensjonalt (2D) materiale som er mye tynnere enn substratet, enten det er ment å dekke substratet eller være klemt mellom to overflater.I nåværende industrielle applikasjoner varierer tykkelsen på disse tynne filmene vanligvis fra sub-nanometer (nm) atomdimensjoner (dvs. <1 nm) til flere mikrometer (μm).Enkeltlags grafen har en tykkelse på ett karbonatom (dvs. ~0,335 nm).
Filmer ble brukt til dekorative og billedlige formål i forhistorisk tid.I dag er luksusgjenstander og smykker belagt med tynne filmer av edle metaller som bronse, sølv, gull og platina.
Den vanligste bruken av filmer er fysisk beskyttelse av overflater mot slitasje, slag, riper, erosjon og slitasje.Diamantlignende karbon (DLC) og MoSi2-lag brukes for å beskytte bilmotorer mot slitasje og høytemperaturkorrosjon forårsaket av friksjon mellom mekaniske bevegelige deler.
Tynne filmer brukes også for å beskytte reaktive overflater fra miljøet, enten det er oksidasjon eller hydrering på grunn av fuktighet.Skjerming av ledende filmer har fått mye oppmerksomhet innen halvlederenheter, dielektriske filmseparatorer, tynnfilmelektroder og elektromagnetisk interferens (EMI).Spesielt inneholder metalloksidfelteffekttransistorer (MOSFETs) kjemisk og termisk stabile dielektriske filmer som SiO2, og komplementære metalloksidhalvledere (CMOS) inneholder ledende kobberfilmer.
Tynnfilmselektroder øker forholdet mellom energitetthet og volumet av superkondensatorer med flere ganger.I tillegg er tynne metallfilmer og for tiden MXenes (overgangsmetallkarbider, nitrider eller karbonitrider) perovskittkeramiske tynnfilmer mye brukt for å skjerme elektroniske komponenter fra elektromagnetisk interferens.
I PVD blir målmaterialet fordampet og overført til et vakuumkammer som inneholder substratet.Damper begynner å avsettes på overflaten av underlaget bare på grunn av kondens.Vakuumet forhindrer blanding av urenheter og kollisjoner mellom dampmolekyler og gjenværende gassmolekyler.
Turbulensen introdusert i dampen, temperaturgradienten, dampstrømningshastigheten og den latente varmen til målmaterialet spiller en viktig rolle for å bestemme filmens jevnhet og prosesseringstid.Fordampningsmetoder inkluderer resistiv oppvarming, elektronstråleoppvarming og, mer nylig, molekylærstråleepitaksi.
Ulempene med konvensjonell PVD er dens manglende evne til å fordampe materialer med svært høyt smeltepunkt og de strukturelle endringene indusert i det avsatte materialet på grunn av fordampnings-kondensasjonsprosessen.Magnetronsputtering er neste generasjons fysiske avsetningsteknikk som løser disse problemene.Ved magnetronforstøvning blir målmolekyler kastet ut (forstøvet) ved bombardement med energiske positive ioner gjennom et magnetfelt generert av en magnetron.
Tynne filmer inntar en spesiell plass i moderne elektroniske, optiske, mekaniske, fotoniske, termiske og magnetiske enheter og til og med dekorartikler på grunn av deres allsidighet, kompakthet og funksjonelle egenskaper.PVD og CVD er de mest brukte dampavsetningsmetodene for å produsere tynne filmer som varierer i tykkelse fra noen få nanometer til noen få mikrometer.
Den endelige morfologien til den avsatte filmen påvirker dens ytelse og effektivitet.Imidlertid krever fordampningsteknikker for tynnfilm ytterligere forskning for å nøyaktig forutsi tynnfilmsegenskaper basert på tilgjengelige prosessinnganger, utvalgte målmaterialer og substrategenskaper.
Det globale halvledermarkedet har gått inn i en spennende periode.Etterspørselen etter brikketeknologi har både ansporet og forsinket utviklingen av industrien, og den nåværende brikkemangelen forventes å fortsette en stund.Nåværende trender vil sannsynligvis forme fremtiden til industrien ettersom dette fortsetter
Hovedforskjellen mellom grafenbaserte batterier og solid-state batterier er sammensetningen av elektrodene.Selv om katoder ofte er modifisert, kan allotroper av karbon også brukes til å lage anoder.
De siste årene har tingenes internett blitt raskt implementert på nesten alle områder, men det er spesielt viktig i elbilindustrien.
Innleggstid: 23. april 2023