Plānās plēves turpina piesaistīt pētnieku uzmanību. Šajā rakstā ir sniegti pašreizējie un padziļinātāki pētījumi par to pielietojumu, mainīgajām nogulsnēšanas metodēm un turpmākajiem lietojumiem.
“Plēve” ir relatīvs termins divdimensiju (2D) materiālam, kas ir daudz plānāks par tā substrātu, neatkarīgi no tā, vai tā ir paredzēta substrāta pārklāšanai vai iestiprinātai starp divām virsmām. Pašreizējos rūpnieciskos lietojumos šo plāno kārtiņu biezums parasti svārstās no subnanometra (nm) atomu izmēriem (ti, <1 nm) līdz vairākiem mikrometriem (μm). Viena slāņa grafēna biezums ir viens oglekļa atoms (ti, ~ 0,335 nm).
Aizvēsturiskos laikos plēves izmantoja dekoratīviem un gleznieciskiem nolūkiem. Mūsdienās luksusa preces un rotaslietas ir pārklātas ar plānām dārgmetālu, piemēram, bronzas, sudraba, zelta un platīna, plēvēm.
Visizplatītākais plēvju pielietojums ir virsmu fiziska aizsardzība pret noberšanos, triecieniem, skrāpējumiem, eroziju un nobrāzumiem. Dimantam līdzīgā oglekļa (DLC) un MoSi2 slāņi tiek izmantoti, lai aizsargātu automobiļu dzinējus no nodiluma un augstas temperatūras korozijas, ko izraisa berze starp mehāniskām kustīgām daļām.
Plānas plēves tiek izmantotas arī, lai aizsargātu reaktīvās virsmas no apkārtējās vides ietekmes, neatkarīgi no tā, vai tā ir oksidēšanās vai hidratācija mitruma dēļ. Ekranējošām vadošajām plēvēm ir pievērsta liela uzmanība pusvadītāju ierīču, dielektrisko plēvju separatoru, plānslāņa elektrodu un elektromagnētisko traucējumu (EMI) jomās. Jo īpaši metāla oksīda lauka efekta tranzistori (MOSFET) satur ķīmiski un termiski stabilas dielektriskās plēves, piemēram, SiO2, un komplementārie metāla oksīda pusvadītāji (CMOS) satur vadošas vara plēves.
Plānās kārtiņas elektrodi vairākas reizes palielina enerģijas blīvuma attiecību pret superkondensatoru tilpumu. Turklāt metāla plānās plēves un pašlaik MXenes (pārejas metālu karbīdi, nitrīdi vai karbonitrīdi) perovskīta keramikas plānās plēves tiek plaši izmantotas, lai aizsargātu elektroniskās sastāvdaļas no elektromagnētiskiem traucējumiem.
PVD gadījumā mērķa materiāls tiek iztvaicēts un pārvietots uz vakuuma kameru, kurā ir substrāts. Tvaiki sāk nogulsnēties uz pamatnes virsmas vienkārši kondensāta dēļ. Vakuums novērš piemaisījumu sajaukšanos un sadursmes starp tvaika molekulām un atlikušajām gāzes molekulām.
Tvaika turbulencei, temperatūras gradientam, tvaika plūsmas ātrumam un mērķa materiāla latentam siltumam ir svarīga loma filmas viendabīguma un apstrādes laika noteikšanā. Iztvaikošanas metodes ietver pretestības karsēšanu, elektronu staru sildīšanu un nesen arī molekulāro staru epitaksiju.
Parastā PVD trūkumi ir tā nespēja iztvaikot materiālus ar ļoti augstu kušanas temperatūru un iztvaikošanas-kondensācijas procesa izraisītās struktūras izmaiņas nogulsnētajā materiālā. Magnetronu izsmidzināšana ir nākamās paaudzes fiziskās nogulsnēšanas tehnika, kas atrisina šīs problēmas. Magnetronu izsmidzināšanā mērķa molekulas tiek izmestas (izputinātas), bombardējot ar enerģētiski pozitīviem joniem caur magnetrona radīto magnētisko lauku.
Plānās plēves to daudzpusības, kompaktuma un funkcionālo īpašību dēļ ieņem īpašu vietu mūsdienu elektroniskajās, optiskajās, mehāniskajās, fotoniskajās, termiskajās un magnētiskajās ierīcēs un pat dekoru priekšmetos. PVD un CVD ir visbiežāk izmantotās tvaiku pārklāšanas metodes, lai iegūtu plānas kārtiņas, kuru biezums ir no dažiem nanometriem līdz dažiem mikrometriem.
Nogulsnētās plēves galīgā morfoloģija ietekmē tās veiktspēju un efektivitāti. Tomēr plānslāņa iztvaikošanas nogulsnēšanas paņēmieniem ir nepieciešami turpmāki pētījumi, lai precīzi prognozētu plānās kārtiņas īpašības, pamatojoties uz pieejamām procesa izejvielām, atlasītajiem mērķa materiāliem un substrāta īpašībām.
Pasaules pusvadītāju tirgus ir iegājis aizraujošā periodā. Pieprasījums pēc mikroshēmu tehnoloģijām ir gan veicinājis, gan aizkavējis nozares attīstību, un paredzams, ka pašreizējais mikroshēmu trūkums turpināsies kādu laiku. Pašreizējās tendences, visticamāk, veidos nozares nākotni, turpinoties
Galvenā atšķirība starp grafēna baterijām un cietvielu baterijām ir elektrodu sastāvs. Lai gan katodi bieži tiek modificēti, anodu izgatavošanai var izmantot arī oglekļa allotropus.
Pēdējos gados lietu internets ir strauji ieviests gandrīz visās jomās, taču īpaši svarīgi tas ir elektrisko transportlīdzekļu nozarē.
Publicēšanas laiks: 23.04.2023