Tanki filmovi nastavljaju privlačiti pozornost istraživača. Ovaj članak predstavlja trenutačno i detaljnije istraživanje o njihovoj primjeni, varijabilnim metodama taloženja i budućoj upotrebi.
"Film" je relativan pojam za dvodimenzionalni (2D) materijal koji je mnogo tanji od svoje podloge, bez obzira na to je li namijenjen da prekrije podlogu ili da bude umetnut između dvije površine. U trenutnim industrijskim primjenama, debljina ovih tankih filmova obično se kreće od subnanometarskih (nm) atomskih dimenzija (tj. <1 nm) do nekoliko mikrometara (μm). Jednoslojni grafen ima debljinu jednog ugljikovog atoma (tj. ~0,335 nm).
Filmovi su se u prapovijesti koristili u dekorativne i slikovne svrhe. Danas su luksuzni predmeti i nakit presvučeni tankim slojevima plemenitih metala poput bronce, srebra, zlata i platine.
Najčešća primjena folija je fizička zaštita površina od habanja, udaraca, ogrebotina, erozije i abrazije. Diamond-like carbon (DLC) i MoSi2 slojevi koriste se za zaštitu automobilskih motora od trošenja i visokotemperaturne korozije uzrokovane trenjem između mehaničkih pokretnih dijelova.
Tanki filmovi se također koriste za zaštitu reaktivnih površina od okoline, bilo da se radi o oksidaciji ili hidrataciji uslijed vlage. Zaštitni vodljivi filmovi dobili su veliku pozornost u poljima poluvodičkih uređaja, dielektričnih filmskih separatora, tankoslojnih elektroda i elektromagnetskih smetnji (EMI). Konkretno, metalni oksidni tranzistori s efektom polja (MOSFET) sadrže kemijski i toplinski stabilne dielektrične filmove kao što je SiO2, a komplementarni metalni oksidni poluvodiči (CMOS) sadrže vodljive bakrene filmove.
Tankoslojne elektrode povećavaju omjer gustoće energije i volumena superkondenzatora nekoliko puta. Osim toga, metalni tanki filmovi i trenutno MXenes (prijelazni metalni karbidi, nitridi ili karbonitridi) perovskitni keramički tanki filmovi naširoko se koriste za zaštitu elektroničkih komponenti od elektromagnetskih smetnji.
U PVD-u, ciljni materijal se isparava i prenosi u vakuumsku komoru koja sadrži supstrat. Pare se počinju taložiti na površini podloge jednostavno zbog kondenzacije. Vakuum sprječava miješanje nečistoća i sudare između molekula pare i molekula zaostalog plina.
Turbulencija unesena u paru, temperaturni gradijent, brzina protoka pare i latentna toplina ciljanog materijala igraju važnu ulogu u određivanju jednolikosti filma i vremena obrade. Metode isparavanja uključuju otporno zagrijavanje, zagrijavanje elektronskim snopom i, u novije vrijeme, epitaksiju molekularnim snopom.
Nedostaci konvencionalnog PVD-a su njegova nemogućnost isparavanja materijala s vrlo visokim talištem i strukturne promjene izazvane u taloženom materijalu zbog procesa isparavanja-kondenzacije. Magnetronsko raspršivanje je tehnika fizičkog taloženja sljedeće generacije koja rješava te probleme. U magnetronskom raspršivanju, ciljne molekule se izbacuju (raspršuju) bombardiranjem energetski pozitivnim ionima kroz magnetsko polje koje generira magnetron.
Tanki filmovi zauzimaju posebno mjesto u suvremenim elektroničkim, optičkim, mehaničkim, fotonskim, toplinskim i magnetskim uređajima, pa čak i dekorativnim predmetima zbog svoje svestranosti, kompaktnosti i funkcionalnih svojstava. PVD i CVD su najčešće korištene metode taloženja iz pare za proizvodnju tankih filmova u rasponu debljine od nekoliko nanometara do nekoliko mikrometara.
Konačna morfologija nanesenog filma utječe na njegovu izvedbu i učinkovitost. Međutim, tehnike taloženja tankim filmom isparavanjem zahtijevaju daljnja istraživanja kako bi se točno predvidjela svojstva tankog filma na temelju dostupnih inputa procesa, odabranih ciljanih materijala i svojstava supstrata.
Globalno tržište poluvodiča ušlo je u uzbudljivo razdoblje. Potražnja za tehnologijom čipova je i potaknula i usporila razvoj industrije, a očekuje se da će se trenutna nestašica čipova nastaviti još neko vrijeme. Trenutačni trendovi vjerojatno će oblikovati budućnost industrije kako se to nastavi
Glavna razlika između baterija na bazi grafena i solid-state baterija je sastav elektroda. Iako se katode često modificiraju, alotropi ugljika također se mogu koristiti za izradu anoda.
Posljednjih godina Internet of Things ubrzano se implementira u gotovo svim područjima, no posebno je važan u industriji električnih vozila.
Vrijeme objave: 23. travnja 2023