Tynde film tiltrækker fortsat forskernes opmærksomhed. Denne artikel præsenterer aktuel og mere dybdegående forskning om deres anvendelser, variable afsætningsmetoder og fremtidige anvendelser.
"Film" er en relativ betegnelse for et todimensionelt (2D) materiale, der er meget tyndere end dets substrat, uanset om det er beregnet til at dække substratet eller være klemt mellem to overflader. I nuværende industrielle applikationer varierer tykkelsen af disse tynde film typisk fra sub-nanometer (nm) atomare dimensioner (dvs. <1 nm) til flere mikrometer (μm). Enkeltlagsgrafen har en tykkelse på et kulstofatom (dvs. ~0,335 nm).
Film blev brugt til dekorative og billedmæssige formål i forhistorisk tid. I dag er luksusgenstande og smykker belagt med tynde film af ædle metaller som bronze, sølv, guld og platin.
Den mest almindelige anvendelse af film er den fysiske beskyttelse af overflader mod slid, stød, ridser, erosion og slid. Diamantlignende kulstof (DLC) og MoSi2-lag bruges til at beskytte bilmotorer mod slid og højtemperaturkorrosion forårsaget af friktion mellem mekaniske bevægelige dele.
Tynde film bruges også til at beskytte reaktive overflader mod miljøet, hvad enten det er oxidation eller hydrering på grund af fugt. Afskærmende ledende film har fået stor opmærksomhed inden for halvlederenheder, dielektriske filmseparatorer, tyndfilmselektroder og elektromagnetisk interferens (EMI). Især metaloxidfelteffekttransistorer (MOSFET'er) indeholder kemisk og termisk stabile dielektriske film såsom SiO2, og komplementære metaloxidhalvledere (CMOS) indeholder ledende kobberfilm.
Tyndfilmselektroder øger forholdet mellem energitæthed og volumen af superkondensatorer med flere gange. Derudover er tynde metalfilm og i øjeblikket MXenes (overgangsmetalcarbider, nitrider eller carbonitrider) perovskit keramiske tynde film i vid udstrækning brugt til at beskytte elektroniske komponenter mod elektromagnetisk interferens.
I PVD fordampes målmaterialet og overføres til et vakuumkammer, der indeholder substratet. Dampe begynder at aflejre sig på overfladen af substratet simpelthen på grund af kondens. Vakuumet forhindrer blanding af urenheder og kollisioner mellem dampmolekyler og resterende gasmolekyler.
Turbulensen, der indføres i dampen, temperaturgradienten, dampstrømningshastigheden og den latente varme af målmaterialet spiller en vigtig rolle i bestemmelsen af filmens ensartethed og behandlingstid. Fordampningsmetoder omfatter resistiv opvarmning, elektronstråleopvarmning og for nylig molekylær stråleepitaxi.
Ulemperne ved konventionel PVD er dens manglende evne til at fordampe materialer med meget højt smeltepunkt og de strukturelle ændringer induceret i det aflejrede materiale på grund af fordampning-kondensationsprocessen. Magnetronsputtering er næste generations fysiske aflejringsteknik, der løser disse problemer. Ved magnetronforstøvning bliver målmolekyler udstødt (forstøvet) ved bombardement med energiske positive ioner gennem et magnetfelt genereret af en magnetron.
Tynde film indtager en særlig plads i moderne elektroniske, optiske, mekaniske, fotoniske, termiske og magnetiske enheder og endda dekorationsgenstande på grund af deres alsidighed, kompakthed og funktionelle egenskaber. PVD og CVD er de mest almindeligt anvendte dampaflejringsmetoder til fremstilling af tynde film, der spænder i tykkelse fra nogle få nanometer til nogle få mikrometer.
Den endelige morfologi af den aflejrede film påvirker dens ydeevne og effektivitet. Tyndfilmsfordampningsteknikker kræver imidlertid yderligere forskning for nøjagtigt at forudsige tyndfilmegenskaber baseret på tilgængelige procesinput, udvalgte målmaterialer og substrategenskaber.
Det globale halvledermarked er gået ind i en spændende periode. Efterspørgsel efter chipteknologi har både ansporet og forsinket udviklingen af industrien, og den nuværende chipmangel forventes at fortsætte i nogen tid. Nuværende tendenser vil sandsynligvis forme fremtiden for industrien, mens dette fortsætter
Den største forskel mellem grafen-baserede batterier og solid-state batterier er sammensætningen af elektroderne. Selvom katoder ofte modificeres, kan allotroper af kulstof også bruges til at fremstille anoder.
I de senere år er Internet of Things blevet implementeret hurtigt på næsten alle områder, men det er især vigtigt i elbilindustrien.
Indlægstid: 23-apr-2023