A vékony filmek továbbra is felkeltik a kutatók figyelmét. Ez a cikk a jelenlegi és alaposabb kutatásokat mutatja be ezek alkalmazásairól, a változó lerakódási módszerekről és a jövőbeni felhasználásokról.
A „fólia” egy relatív fogalom a kétdimenziós (2D) anyagra, amely sokkal vékonyabb, mint a szubsztrátuma, függetlenül attól, hogy az aljzat lefedésére vagy két felület közé kell helyezni. A jelenlegi ipari alkalmazásokban ezeknek a vékony filmeknek a vastagsága általában a nanométer alatti (nm) atomi méretektől (azaz <1 nm) több mikrométerig (μm) terjed. Az egyrétegű grafén vastagsága egy szénatom (azaz ~0,335 nm).
A filmeket a történelem előtti időkben dekorációs és képi célokra használták. Manapság a luxuscikkek és ékszerek nemesfémekből, például bronzból, ezüstből, aranyból és platinából készült vékony filmréteggel vannak bevonva.
A fóliák leggyakoribb alkalmazása a felületek fizikai védelme a kopástól, ütéstől, karcolástól, eróziótól és kopástól. A gyémántszerű szén (DLC) és MoSi2 rétegek az autómotorok kopásától és a mechanikus mozgó alkatrészek közötti súrlódás által okozott magas hőmérsékletű korróziótól való védelmére szolgálnak.
A vékony filmeket a reaktív felületek környezettől való védelmére is használják, legyen szó oxidációról vagy nedvesség okozta hidratációról. A vezetőképes árnyékoló fóliák nagy figyelmet kaptak a félvezető eszközök, a dielektromos filmleválasztók, a vékonyréteg-elektródák és az elektromágneses interferencia (EMI) területén. Különösen a fémoxid térhatású tranzisztorok (MOSFET) tartalmaznak kémiailag és termikusan stabil dielektromos filmeket, például SiO2-t, a komplementer fémoxid félvezetők (CMOS) pedig vezető rézfilmeket.
A vékonyréteg-elektródák többszörösére növelik az energiasűrűség és a szuperkondenzátorok térfogatának arányát. Ezenkívül a fém vékony filmeket és jelenleg az MXenes (átmeneti fémkarbidok, nitridek vagy karbonitridek) perovszkit kerámia vékonyrétegeket széles körben használják az elektronikus alkatrészek elektromágneses interferencia elleni védelmére.
A PVD-ben a célanyag elpárolog, és a szubsztrátumot tartalmazó vákuumkamrába kerül. A gőzök egyszerűen a páralecsapódás miatt kezdenek lerakódni az aljzat felületén. A vákuum megakadályozza a szennyeződések keveredését és a gőzmolekulák és a maradék gázmolekulák ütközését.
A gőzbe bevitt turbulencia, a hőmérséklet gradiens, a gőz áramlási sebessége és a célanyag látens hője fontos szerepet játszik a film egyenletességének és a feldolgozási időnek a meghatározásában. Az elpárologtatási módszerek közé tartozik az ellenállásos fűtés, az elektronsugaras melegítés és újabban a molekuláris sugár epitaxia.
A hagyományos PVD hátránya, hogy nem képes nagyon magas olvadáspontú anyagokat elpárologtatni, valamint a párolgási-kondenzációs folyamat következtében a lerakódott anyagban bekövetkező szerkezeti változások. A mágnesporlasztás a következő generációs fizikai lerakódási technika, amely megoldja ezeket a problémákat. A magnetronos porlasztás során a célmolekulákat egy magnetron által generált mágneses mezőn keresztül energetikai pozitív ionokkal bombázzák ki (porlasztották).
A vékony fóliák sokoldalúságuk, kompaktságuk és funkcionális tulajdonságaik miatt különleges helyet foglalnak el a modern elektronikus, optikai, mechanikai, fotonikus, hő- és mágneses eszközökben, sőt dekorelemekben is. A PVD és a CVD a leggyakrabban használt gőzfázisú leválasztási módszerek néhány nanométertől néhány mikrométerig terjedő vékony filmek előállítására.
A lerakott film végső morfológiája befolyásolja annak teljesítményét és hatékonyságát. A vékonyréteg-párologtatásos leválasztási technikák azonban további kutatásokat igényelnek a vékonyréteg-tulajdonságok pontos előrejelzéséhez a rendelkezésre álló folyamatbemenetek, a kiválasztott célanyagok és a szubsztrátum tulajdonságai alapján.
Izgalmas időszakba lépett a globális félvezetőpiac. A chiptechnológia iránti kereslet ösztönözte és hátráltatta az iparág fejlődését, és a jelenlegi chiphiány várhatóan még egy ideig fennmarad. A jelenlegi trendek valószínűleg alakítják az iparág jövőjét, ha ez folytatódik
A fő különbség a grafén alapú akkumulátorok és a szilárdtest akkumulátorok között az elektródák összetétele. Bár a katódokat gyakran módosítják, a szén allotrópjai is felhasználhatók anódok előállítására.
Az elmúlt években a dolgok internete szinte minden területen gyorsan bevezetésre került, de különösen fontos az elektromos járműiparban.
Feladás időpontja: 2023.04.23