Тонкія плёнкі працягваюць прыцягваць увагу даследчыкаў. У гэтым артыкуле прадстаўлены бягучыя і больш глыбокія даследаванні іх прымянення, метадаў зменнага нанясення і выкарыстання ў будучыні.
«Плёнка» - гэта адносны тэрмін для двухмернага (2D) матэрыялу, які значна танчэйшы за сваю падкладку, незалежна ад таго, прызначаны ён для пакрыцця падкладкі або для размяшчэння паміж дзвюма паверхнямі. У сучасных прамысловых прымяненнях таўшчыня гэтых тонкіх плёнак звычайна вагаецца ад субнанаметровых (нм) атамных памераў (г.зн. <1 нм) да некалькіх мікраметраў (мкм). Аднаслаёвы графен мае таўшчыню ў адзін атам вугляроду (г.зн. ~0,335 нм).
У дагістарычныя часы плёнкі выкарыстоўваліся ў дэкаратыўных і выяўленчых мэтах. Сёння прадметы раскошы і ювелірныя вырабы пакрываюць тонкімі плёнкамі каштоўных металаў, такіх як бронза, срэбра, золата і плаціна.
Самае распаўсюджанае прымяненне плёнак - фізічная абарона паверхняў ад ізаляцыі, удараў, драпін, эрозіі і ізаляцыі. Алмазападобны вуглярод (DLC) і пласты MoSi2 выкарыстоўваюцца для абароны аўтамабільных рухавікоў ад зносу і высокатэмпературнай карозіі, выкліканай трэннем паміж механічнымі рухомымі часткамі.
Тонкія плёнкі таксама выкарыстоўваюцца для абароны рэактыўных паверхняў ад навакольнага асяроддзя, няхай гэта будзе акісленне або гідратацыя з-за вільгаці. Экрануючым правадзячым плёнкам надаецца вялікая ўвага ў галіне паўправадніковых прыбораў, дыэлектрычных плёнкавых сепаратараў, тонкаплёнкавых электродаў і электрамагнітных перашкод (EMI). У прыватнасці, палявыя транзістары з аксідам металаў (MOSFET) утрымліваюць хімічна і тэрмічнаму ўстойлівыя дыэлектрычныя плёнкі, такія як SiO2, а камплементарныя паўправаднікі з аксіду металаў (CMOS) утрымліваюць правадзячыя плёнкі медзі.
Тонкаплёнкавыя электроды ў некалькі разоў павялічваюць стаўленне шчыльнасці энергіі да аб'ёму суперкандэнсатараў. Акрамя таго, металічныя тонкія плёнкі і ў цяперашні час MXenes (карбіды, нітрыды або карбанітрыды пераходных металаў) перовскитные керамічныя тонкія плёнкі шырока выкарыстоўваюцца для экранавання электронных кампанентаў ад электрамагнітных перашкод.
У PVD матэрыял мішэні выпараецца і пераносіцца ў вакуумную камеру, якая змяшчае падкладку. Пары пачынаюць адкладацца на паверхні падкладкі проста з-за кандэнсату. Вакуум прадухіляе змешванне прымешак і сутыкненні паміж малекуламі пары і малекуламі рэшткавага газу.
Турбулентнасць, якая ўводзіцца ў пару, градыент тэмпературы, хуткасць патоку пары і схаваная цеплыня мэтавага матэрыялу гуляюць важную ролю ў вызначэнні аднастайнасці плёнкі і часу апрацоўкі. Метады выпарвання ўключаюць рэзістыўны нагрэў, электронна-прамянёвы нагрэў і, зусім нядаўна, малекулярна-прамянёвую эпітаксію.
Недахопамі звычайнага PVD з'яўляюцца яго няздольнасць выпараць матэрыялы з вельмі высокай тэмпературай плаўлення і структурныя змены, выкліканыя асаджаным матэрыялам з-за працэсу выпарэння-кандэнсацыі. Магнетроннае распыленне - гэта метад фізічнага нанясення наступнага пакалення, які вырашае гэтыя праблемы. Пры магнетронным распыленні малекулы-мішэні выкідваюцца (распыляюцца) шляхам бамбардзіроўкі энергічнымі станоўчымі іёнамі праз магнітнае поле, якое ствараецца магнетронам.
Тонкія плёнкі займаюць асаблівае месца ў сучасных электронных, аптычных, механічных, фатонных, цеплавых і магнітных прыборах і нават прадметах дэкору дзякуючы сваёй універсальнасці, кампактнасці і функцыянальным уласцівасцям. PVD і CVD - найбольш часта выкарыстоўваюцца метады нанясення з паравай фазы для атрымання тонкіх плёнак таўшчынёй ад некалькіх нанаметраў да некалькіх мікраметраў.
Канчатковая марфалогія нанесенай плёнкі ўплывае на яе прадукцыйнасць і эфектыўнасць. Тым не менш, метады нанясення тонкай плёнкі выпараннем патрабуюць далейшых даследаванняў для дакладнага прагназавання ўласцівасцей тонкай плёнкі на аснове даступных тэхналагічных матэрыялаў, выбраных мэтавых матэрыялаў і ўласцівасцей падкладкі.
Сусветны рынак паўправаднікоў увайшоў у хвалюючы перыяд. Попыт на тэхналогіі чыпаў як стымуляваў, так і затрымліваў развіццё галіны, і чакаецца, што цяперашні дэфіцыт чыпаў працягнецца яшчэ некаторы час. Цяперашнія тэндэнцыі, верагодна, будуць вызначаць будучыню галіны, калі гэта будзе працягвацца
Асноўнае адрозненне батарэй на аснове графена ад цвёрдацельных батарэй заключаецца ў складзе электродаў. Хоць катоды часта мадыфікуюць, алатропы вугляроду таксама можна выкарыстоўваць для вырабу анодаў.
У апошнія гады Інтэрнэт рэчаў хутка ўкараняецца практычна ва ўсіх сферах, але ён асабліва важны ў індустрыі электрамабіляў.
Час публікацыі: 23 красавіка 2023 г