पतली फिल्म जमाव प्रौद्योगिकी पर एक नज़दीकी नज़र

पतली फिल्में शोधकर्ताओं का ध्यान आकर्षित करती रहती हैं। यह आलेख उनके अनुप्रयोगों, परिवर्तनीय जमाव विधियों और भविष्य के उपयोगों पर वर्तमान और अधिक गहन शोध प्रस्तुत करता है।
"फ़िल्म" एक द्वि-आयामी (2डी) सामग्री के लिए एक सापेक्ष शब्द है जो अपने सब्सट्रेट की तुलना में बहुत पतली है, चाहे इसका उद्देश्य सब्सट्रेट को कवर करना हो या दो सतहों के बीच सैंडविच होना हो। वर्तमान औद्योगिक अनुप्रयोगों में, इन पतली फिल्मों की मोटाई आमतौर पर उप-नैनोमीटर (एनएम) परमाणु आयाम (यानी, <1 एनएम) से लेकर कई माइक्रोमीटर (μm) तक होती है। सिंगल-लेयर ग्राफीन की मोटाई एक कार्बन परमाणु (यानी ~ 0.335 एनएम) है।
प्रागैतिहासिक काल में फिल्मों का उपयोग सजावटी और चित्रात्मक उद्देश्यों के लिए किया जाता था। आज, विलासिता की वस्तुएं और आभूषण कांस्य, चांदी, सोना और प्लैटिनम जैसी कीमती धातुओं की पतली फिल्मों से लेपित होते हैं।
फिल्मों का सबसे आम अनुप्रयोग घर्षण, प्रभाव, खरोंच, क्षरण और घर्षण से सतहों की भौतिक सुरक्षा है। हीरे जैसी कार्बन (DLC) और MoSi2 परतों का उपयोग ऑटोमोटिव इंजनों को यांत्रिक गतिमान भागों के बीच घर्षण के कारण होने वाले घिसाव और उच्च तापमान क्षरण से बचाने के लिए किया जाता है।
पतली फिल्मों का उपयोग प्रतिक्रियाशील सतहों को पर्यावरण से बचाने के लिए भी किया जाता है, चाहे वह नमी के कारण ऑक्सीकरण या जलयोजन हो। अर्धचालक उपकरणों, ढांकता हुआ फिल्म विभाजक, पतली फिल्म इलेक्ट्रोड और विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप (ईएमआई) के क्षेत्र में परिरक्षण प्रवाहकीय फिल्मों पर बहुत ध्यान दिया गया है। विशेष रूप से, धातु ऑक्साइड क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर (एमओएसएफईटी) में रासायनिक और थर्मल रूप से स्थिर ढांकता हुआ फिल्में जैसे कि SiO2 होते हैं, और पूरक धातु ऑक्साइड अर्धचालक (सीएमओएस) में प्रवाहकीय तांबे की फिल्में होती हैं।
पतली-फिल्म इलेक्ट्रोड सुपरकैपेसिटर की मात्रा में ऊर्जा घनत्व के अनुपात को कई गुना बढ़ा देते हैं। इसके अलावा, धातु की पतली फिल्में और वर्तमान में एमएक्सईएनएस (संक्रमण धातु कार्बाइड, नाइट्राइड या कार्बोनाइट्राइड) पेरोव्स्काइट सिरेमिक पतली फिल्मों का व्यापक रूप से इलेक्ट्रॉनिक घटकों को विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप से बचाने के लिए उपयोग किया जाता है।
पीवीडी में, लक्ष्य सामग्री को वाष्पीकृत किया जाता है और सब्सट्रेट वाले निर्वात कक्ष में स्थानांतरित किया जाता है। संघनन के कारण ही वाष्प सब्सट्रेट की सतह पर जमा होने लगते हैं। वैक्यूम अशुद्धियों के मिश्रण और वाष्प अणुओं और अवशिष्ट गैस अणुओं के बीच टकराव को रोकता है।
भाप में उत्पन्न अशांति, तापमान प्रवणता, भाप प्रवाह दर और लक्ष्य सामग्री की गुप्त गर्मी फिल्म की एकरूपता और प्रसंस्करण समय निर्धारित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। वाष्पीकरण विधियों में प्रतिरोधक हीटिंग, इलेक्ट्रॉन बीम हीटिंग और, हाल ही में, आणविक बीम एपिटेक्सी शामिल हैं।
पारंपरिक पीवीडी के नुकसान बहुत उच्च पिघलने बिंदु वाली सामग्रियों को वाष्पीकृत करने में असमर्थता और वाष्पीकरण-संक्षेपण प्रक्रिया के कारण जमा सामग्री में प्रेरित संरचनात्मक परिवर्तन हैं। मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग अगली पीढ़ी की भौतिक जमाव तकनीक है जो इन समस्याओं का समाधान करती है। मैग्नेट्रोन स्पटरिंग में, मैग्नेट्रोन द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र के माध्यम से ऊर्जावान सकारात्मक आयनों के साथ बमबारी करके लक्ष्य अणुओं को बाहर निकाल दिया जाता है।
पतली फिल्में अपनी बहुमुखी प्रतिभा, सघनता और कार्यात्मक गुणों के कारण आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक, ऑप्टिकल, मैकेनिकल, फोटोनिक, थर्मल और चुंबकीय उपकरणों और यहां तक ​​कि सजावट की वस्तुओं में एक विशेष स्थान रखती हैं। कुछ नैनोमीटर से लेकर कुछ माइक्रोमीटर तक की मोटाई वाली पतली फिल्में बनाने के लिए पीवीडी और सीवीडी सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली वाष्प जमाव विधियां हैं।
जमा की गई फिल्म की अंतिम आकृति विज्ञान उसके प्रदर्शन और दक्षता को प्रभावित करती है। हालाँकि, पतली फिल्म बाष्पीकरणीय जमाव तकनीकों को उपलब्ध प्रक्रिया इनपुट, चयनित लक्ष्य सामग्री और सब्सट्रेट गुणों के आधार पर पतली फिल्म गुणों की सटीक भविष्यवाणी करने के लिए और अधिक शोध की आवश्यकता होती है।
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