Mae ffilmiau tenau yn parhau i ddenu sylw ymchwilwyr. Mae'r erthygl hon yn cyflwyno ymchwil gyfredol a mwy manwl ar eu cymwysiadau, dulliau dyddodiad amrywiol, a defnyddiau yn y dyfodol.
Mae “ffilm” yn derm cymharol am ddeunydd dau-ddimensiwn (2D) sy'n deneuach o lawer na'i swbstrad, p'un a yw wedi'i fwriadu i orchuddio'r swbstrad neu ei osod rhwng dau arwyneb. Mewn cymwysiadau diwydiannol cyfredol, mae trwch y ffilmiau tenau hyn fel arfer yn amrywio o ddimensiynau atomig is-nanometer (nm) (hy, <1 nm) i sawl micromedr (μm). Mae gan graphene haen sengl drwch o un atom carbon (hy ~0.335 nm).
Defnyddiwyd ffilmiau at ddibenion addurniadol a darluniadol yn y cyfnod cynhanesyddol. Heddiw, mae eitemau moethus a gemwaith wedi'u gorchuddio â ffilmiau tenau o fetelau gwerthfawr fel efydd, arian, aur a phlatinwm.
Y defnydd mwyaf cyffredin o ffilmiau yw amddiffyn arwynebau rhag crafiadau, trawiad, crafiadau, erydiad a chrafiadau. Defnyddir haenau carbon tebyg i ddiamwnt (DLC) a MoSi2 i amddiffyn peiriannau modurol rhag traul a chorydiad tymheredd uchel a achosir gan ffrithiant rhwng rhannau symudol mecanyddol.
Defnyddir ffilmiau tenau hefyd i amddiffyn arwynebau adweithiol o'r amgylchedd, boed yn ocsidiad neu'n hydradiad oherwydd lleithder. Mae ffilmiau dargludol cysgodi wedi cael llawer o sylw ym meysydd dyfeisiau lled-ddargludyddion, gwahanyddion ffilm dielectrig, electrodau ffilm tenau, ac ymyrraeth electromagnetig (EMI). Yn benodol, mae transistorau effaith maes metel ocsid (MOSFETs) yn cynnwys ffilmiau dielectrig sy'n sefydlog yn gemegol ac yn thermol fel SiO2, ac mae lled-ddargludyddion metel ocsid cyflenwol (CMOS) yn cynnwys ffilmiau copr dargludol.
Mae electrodau ffilm tenau yn cynyddu'r gymhareb dwysedd ynni i gyfaint uwchgynwysyddion sawl gwaith. Yn ogystal, mae ffilmiau tenau metel ac ar hyn o bryd MXenes (carbidau metel pontio, nitridau neu garbonitrides) ffilmiau tenau ceramig perovskite yn cael eu defnyddio'n helaeth i gysgodi cydrannau electronig rhag ymyrraeth electromagnetig.
Mewn PVD, mae'r deunydd targed yn cael ei anweddu a'i drosglwyddo i siambr wactod sy'n cynnwys y swbstrad. Mae anweddau'n dechrau dyddodi ar wyneb y swbstrad yn syml oherwydd anwedd. Mae'r gwactod yn atal cymysgu amhureddau a gwrthdrawiadau rhwng moleciwlau anwedd a moleciwlau nwy gweddilliol.
Mae'r cynnwrf a gyflwynir i'r stêm, y graddiant tymheredd, y gyfradd llif stêm, a gwres cudd y deunydd targed yn chwarae rhan bwysig wrth bennu unffurfiaeth ffilm ac amser prosesu. Mae dulliau anweddu yn cynnwys gwresogi gwrthiannol, gwresogi pelydr electron ac, yn fwy diweddar, epitacsi pelydr moleciwlaidd.
Anfanteision PVD confensiynol yw ei anallu i anweddu deunyddiau pwynt toddi uchel iawn a'r newidiadau strwythurol a achosir yn y deunydd a adneuwyd oherwydd y broses anweddu-anwedd. Sputtering Magnetron yw'r dechneg dyddodiad corfforol cenhedlaeth nesaf sy'n datrys y problemau hyn. Mewn sputtering magnetron, mae moleciwlau targed yn cael eu taflu allan (sputtered) gan beledu ag ïonau positif egnïol trwy faes magnetig a gynhyrchir gan magnetron.
Mae gan ffilmiau tenau le arbennig mewn dyfeisiau electronig, optegol, mecanyddol, ffotonig, thermol a magnetig modern a hyd yn oed eitemau addurno oherwydd eu hamlochredd, crynoder a phriodweddau swyddogaethol. PVD a CVD yw'r dulliau dyddodiad anwedd a ddefnyddir amlaf i gynhyrchu ffilmiau tenau sy'n amrywio mewn trwch o ychydig nanometrau i ychydig o ficromedrau.
Mae morffoleg derfynol y ffilm a adneuwyd yn effeithio ar ei berfformiad a'i effeithlonrwydd. Fodd bynnag, mae angen ymchwil bellach i dechnegau dyddodiad anweddu ffilm denau i ragfynegi priodweddau ffilm denau yn gywir yn seiliedig ar fewnbynnau proses sydd ar gael, deunyddiau targed dethol, a phriodweddau swbstrad.
Mae'r farchnad lled-ddargludyddion byd-eang wedi mynd i gyfnod cyffrous. Mae'r galw am dechnoleg sglodion wedi sbarduno ac arafu datblygiad y diwydiant, a disgwylir i'r prinder sglodion presennol barhau am beth amser. Mae tueddiadau presennol yn debygol o lywio dyfodol y diwydiant wrth i hyn barhau
Y prif wahaniaeth rhwng batris sy'n seiliedig ar graphene a batris cyflwr solet yw cyfansoddiad yr electrodau. Er bod catodes yn aml yn cael eu haddasu, gellir defnyddio allotropau carbon hefyd i wneud anodau.
Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae Rhyngrwyd Pethau wedi'i weithredu'n gyflym ym mron pob maes, ond mae'n arbennig o bwysig yn y diwydiant cerbydau trydan.
Amser post: Ebrill-23-2023