પાતળી ફિલ્મ ડિપોઝિશન ટેકનોલોજી પર નજીકથી નજર

પાતળી ફિલ્મો સંશોધકોનું ધ્યાન આકર્ષિત કરવાનું ચાલુ રાખે છે. આ લેખ તેમની એપ્લિકેશનો, વેરિયેબલ ડિપોઝિશન પદ્ધતિઓ અને ભવિષ્યના ઉપયોગો પર વર્તમાન અને વધુ ઊંડાણપૂર્વકનું સંશોધન રજૂ કરે છે.
"ફિલ્મ" એ દ્વિ-પરિમાણીય (2D) સામગ્રી માટે સંબંધિત શબ્દ છે જે તેના સબસ્ટ્રેટ કરતાં ઘણી પાતળી હોય છે, પછી ભલે તેનો હેતુ સબસ્ટ્રેટને આવરી લેવાનો હોય અથવા બે સપાટીઓ વચ્ચે સેન્ડવીચ કરવાનો હોય. વર્તમાન ઔદ્યોગિક કાર્યક્રમોમાં, આ પાતળી ફિલ્મોની જાડાઈ સામાન્ય રીતે સબ-નેનોમીટર (એનએમ) પરમાણુ પરિમાણો (એટલે ​​​​કે, <1 એનએમ) થી લઈને કેટલાક માઇક્રોમીટર (μm) સુધીની હોય છે. સિંગલ-લેયર ગ્રેફિનની જાડાઈ એક કાર્બન અણુ (એટલે ​​​​કે ~0.335 એનએમ) છે.
પ્રાગૈતિહાસિક સમયમાં ફિલ્મોનો ઉપયોગ સુશોભન અને ચિત્રાત્મક હેતુઓ માટે થતો હતો. આજે, લક્ઝરી વસ્તુઓ અને દાગીના પર કાંસ્ય, ચાંદી, સોનું અને પ્લેટિનમ જેવી કિંમતી ધાતુઓની પાતળી ફિલ્મોથી કોટેડ કરવામાં આવે છે.
ફિલ્મોનો સૌથી સામાન્ય ઉપયોગ એ ઘર્ષણ, અસર, સ્ક્રેચમુદ્દે, ધોવાણ અને ઘર્ષણથી સપાટીઓનું ભૌતિક રક્ષણ છે. હીરા જેવા કાર્બન (DLC) અને MoSi2 સ્તરોનો ઉપયોગ યાંત્રિક ગતિશીલ ભાગો વચ્ચેના ઘર્ષણને કારણે થતા વસ્ત્રો અને ઉચ્ચ તાપમાનના કાટથી ઓટોમોટિવ એન્જિનને બચાવવા માટે થાય છે.
પાતળી ફિલ્મોનો ઉપયોગ પ્રતિક્રિયાશીલ સપાટીને પર્યાવરણથી બચાવવા માટે પણ કરવામાં આવે છે, પછી ભલે તે ઓક્સિડેશન હોય કે ભેજને કારણે હાઇડ્રેશન હોય. સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણો, ડાઇલેક્ટ્રિક ફિલ્મ વિભાજક, પાતળી ફિલ્મ ઇલેક્ટ્રોડ્સ અને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ટરફેન્સ (EMI) ના ક્ષેત્રોમાં શિલ્ડિંગ વાહક ફિલ્મોને ખૂબ ધ્યાન આપવામાં આવ્યું છે. ખાસ કરીને, મેટલ ઓક્સાઇડ ફિલ્ડ ઇફેક્ટ ટ્રાન્ઝિસ્ટર (MOSFETs) માં રાસાયણિક અને થર્મલી સ્થિર ડાઇલેક્ટ્રિક ફિલ્મો જેમ કે SiO2, અને પૂરક મેટલ ઓક્સાઇડ સેમિકન્ડક્ટર્સ (CMOS) વાહક કોપર ફિલ્મો ધરાવે છે.
પાતળી-ફિલ્મ ઇલેક્ટ્રોડ્સ ઊર્જા ઘનતાના ગુણોત્તરમાં સુપરકેપેસિટરના જથ્થામાં ઘણી વખત વધારો કરે છે. વધુમાં, ધાતુની પાતળી ફિલ્મો અને હાલમાં MXenes (ટ્રાન્ઝીશન મેટલ કાર્બાઈડ્સ, નાઈટ્રાઈડ્સ અથવા કાર્બોનિટ્રાઈડ્સ) પેરોવસ્કાઈટ સિરામિક પાતળી ફિલ્મો ઈલેક્ટ્રોનિક ઘટકોને ઈલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક દખલગીરીથી બચાવવા માટે વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે.
PVD માં, લક્ષ્ય સામગ્રીને બાષ્પીભવન કરવામાં આવે છે અને સબસ્ટ્રેટ ધરાવતા વેક્યૂમ ચેમ્બરમાં સ્થાનાંતરિત કરવામાં આવે છે. કન્ડેન્સેશનને કારણે સબસ્ટ્રેટની સપાટી પર વરાળ જમા થવાનું શરૂ થાય છે. શૂન્યાવકાશ અશુદ્ધિઓના મિશ્રણને અટકાવે છે અને બાષ્પના અણુઓ અને શેષ ગેસના અણુઓ વચ્ચે અથડામણને અટકાવે છે.
વરાળમાં દાખલ થતી અશાંતિ, તાપમાનનો ઢાળ, વરાળનો પ્રવાહ દર અને લક્ષ્ય સામગ્રીની સુપ્ત ગરમી ફિલ્મની એકરૂપતા અને પ્રક્રિયાના સમયને નિર્ધારિત કરવામાં મહત્વની ભૂમિકા ભજવે છે. બાષ્પીભવન પદ્ધતિઓમાં પ્રતિકારક ગરમી, ઇલેક્ટ્રોન બીમ હીટિંગ અને તાજેતરમાં, મોલેક્યુલર બીમ એપિટાક્સીનો સમાવેશ થાય છે.
પરંપરાગત PVD ના ગેરફાયદા એ છે કે તે ખૂબ જ ઊંચા ગલનબિંદુ સામગ્રીને બાષ્પીભવન કરવામાં અસમર્થતા છે અને બાષ્પીભવન-ઘનીકરણ પ્રક્રિયાને કારણે જમા થયેલ સામગ્રીમાં પ્રેરિત માળખાકીય ફેરફારો છે. મેગ્નેટ્રોન સ્પટરિંગ એ નેક્સ્ટ જનરેશન ફિઝિકલ ડિપોઝિશન ટેકનિક છે જે આ સમસ્યાઓનું નિરાકરણ કરે છે. મેગ્નેટ્રોન સ્પુટરિંગમાં, મેગ્નેટ્રોન દ્વારા પેદા કરાયેલા ચુંબકીય ક્ષેત્ર દ્વારા ઊર્જાસભર હકારાત્મક આયનો સાથે બોમ્બાર્ડમેન્ટ દ્વારા લક્ષ્ય અણુઓ બહાર કાઢવામાં આવે છે.
પાતળી ફિલ્મો આધુનિક ઈલેક્ટ્રોનિક, ઓપ્ટિકલ, મિકેનિકલ, ફોટોનિક, થર્મલ અને મેગ્નેટિક ડિવાઈસ અને તેમની વર્સેટિલિટી, કોમ્પેક્ટનેસ અને ફંક્શનલ પ્રોપર્ટીઝને કારણે સરંજામ વસ્તુઓમાં પણ વિશેષ સ્થાન ધરાવે છે. PVD અને CVD એ થોડા નેનોમીટરથી લઈને થોડા માઇક્રોમીટર સુધીની જાડાઈની પાતળી ફિલ્મો બનાવવા માટે સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતી વરાળ જમા કરવાની પદ્ધતિઓ છે.
જમા થયેલી ફિલ્મની અંતિમ આકારશાસ્ત્ર તેની કામગીરી અને કાર્યક્ષમતાને અસર કરે છે. જો કે, પાતળી ફિલ્મ બાષ્પીભવન કરવાની તકનીકોને ઉપલબ્ધ પ્રક્રિયા ઇનપુટ્સ, પસંદ કરેલ લક્ષ્ય સામગ્રી અને સબસ્ટ્રેટ ગુણધર્મોના આધારે પાતળા ફિલ્મ ગુણધર્મોની ચોક્કસ આગાહી કરવા માટે વધુ સંશોધનની જરૂર છે.
વૈશ્વિક સેમિકન્ડક્ટર માર્કેટ એક આકર્ષક સમયગાળામાં પ્રવેશ્યું છે. ચિપ ટેક્નોલોજીની માંગે ઉદ્યોગના વિકાસને વેગ આપ્યો છે અને મંદ કર્યો છે, અને વર્તમાન ચિપની અછત થોડા સમય માટે ચાલુ રહેવાની અપેક્ષા છે. વર્તમાન પ્રવાહો ઉદ્યોગના ભાવિને આકાર આપે તેવી શક્યતા છે કારણ કે આ ચાલુ રહેશે
ગ્રાફીન-આધારિત બેટરી અને સોલિડ-સ્ટેટ બેટરી વચ્ચેનો મુખ્ય તફાવત એ ઇલેક્ટ્રોડ્સની રચના છે. જોકે કેથોડ્સમાં વારંવાર ફેરફાર કરવામાં આવે છે, કાર્બનના એલોટ્રોપનો ઉપયોગ એનોડ બનાવવા માટે પણ થઈ શકે છે.
તાજેતરના વર્ષોમાં, ઈન્ટરનેટ ઓફ થિંગ્સ લગભગ તમામ ક્ષેત્રોમાં ઝડપથી લાગુ કરવામાં આવી છે, પરંતુ તે ખાસ કરીને ઇલેક્ટ્રિક વાહન ઉદ્યોગમાં મહત્વપૂર્ણ છે.