നേർത്ത ഫിലിം ഡിപ്പോസിഷൻ ടെക്നോളജിയിൽ ഒരു സൂക്ഷ്മമായ നോട്ടം

നേർത്ത ഫിലിമുകൾ ഗവേഷകരുടെ ശ്രദ്ധ ആകർഷിക്കുന്നത് തുടരുന്നു. ഈ ലേഖനം അവയുടെ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ, വേരിയബിൾ ഡിപ്പോസിഷൻ രീതികൾ, ഭാവിയിലെ ഉപയോഗങ്ങൾ എന്നിവയെക്കുറിച്ചുള്ള നിലവിലുള്ളതും കൂടുതൽ ആഴത്തിലുള്ളതുമായ ഗവേഷണം അവതരിപ്പിക്കുന്നു.
"ഫിലിം" എന്നത് ഒരു ദ്വിമാന (2D) മെറ്റീരിയലിൻ്റെ ആപേക്ഷിക പദമാണ്, അത് അടിവസ്ത്രത്തെക്കാൾ വളരെ കനംകുറഞ്ഞതാണ്, അത് അടിവസ്ത്രത്തെ മറയ്ക്കാൻ ഉദ്ദേശിച്ചുള്ളതോ അല്ലെങ്കിൽ രണ്ട് പ്രതലങ്ങൾക്കിടയിൽ സാൻഡ്വിച്ച് ചെയ്തതോ ആകട്ടെ. നിലവിലെ വ്യാവസായിക ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ, ഈ നേർത്ത ഫിലിമുകളുടെ കനം സാധാരണയായി സബ്-നാനോമീറ്റർ (nm) ആറ്റോമിക് അളവുകൾ (അതായത്, <1 nm) മുതൽ നിരവധി മൈക്രോമീറ്ററുകൾ (μm) വരെയാണ്. ഒറ്റ-പാളി ഗ്രാഫീനിന് ഒരു കാർബൺ ആറ്റത്തിൻ്റെ (അതായത് ~0.335 nm) കനം ഉണ്ട്.
ചരിത്രാതീത കാലത്ത് അലങ്കാരത്തിനും ചിത്രീകരണത്തിനും വേണ്ടി സിനിമകൾ ഉപയോഗിച്ചിരുന്നു. ഇന്ന്, ആഡംബര വസ്തുക്കളും ആഭരണങ്ങളും വെങ്കലം, വെള്ളി, സ്വർണ്ണം, പ്ലാറ്റിനം തുടങ്ങിയ വിലപിടിപ്പുള്ള ലോഹങ്ങളുടെ നേർത്ത ഫിലിമുകളാൽ പൂശിയിരിക്കുന്നു.
ഉരച്ചിലുകൾ, ആഘാതം, പോറലുകൾ, മണ്ണൊലിപ്പ്, ഉരച്ചിലുകൾ എന്നിവയിൽ നിന്ന് ഉപരിതലങ്ങളുടെ ഭൗതിക സംരക്ഷണമാണ് ഫിലിമുകളുടെ ഏറ്റവും സാധാരണമായ പ്രയോഗം. വജ്രം പോലെയുള്ള കാർബൺ (DLC), MoSi2 പാളികൾ എന്നിവ ഓട്ടോമോട്ടീവ് എഞ്ചിനുകളെ ധരിക്കുന്നതിൽ നിന്നും മെക്കാനിക്കൽ ചലിക്കുന്ന ഭാഗങ്ങൾ തമ്മിലുള്ള ഘർഷണം മൂലമുണ്ടാകുന്ന ഉയർന്ന താപനില നാശത്തിൽ നിന്നും സംരക്ഷിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
ഈർപ്പം മൂലമുണ്ടാകുന്ന ഓക്സിഡേഷൻ അല്ലെങ്കിൽ ജലാംശം എന്നിവയാണെങ്കിലും, പരിസ്ഥിതിയിൽ നിന്ന് റിയാക്ടീവ് പ്രതലങ്ങളെ സംരക്ഷിക്കാൻ നേർത്ത ഫിലിമുകളും ഉപയോഗിക്കുന്നു. അർദ്ധചാലക ഉപകരണങ്ങൾ, വൈദ്യുത ഫിലിം സെപ്പറേറ്ററുകൾ, നേർത്ത ഫിലിം ഇലക്ട്രോഡുകൾ, വൈദ്യുതകാന്തിക ഇടപെടൽ (ഇഎംഐ) എന്നീ മേഖലകളിൽ ഷീൽഡിംഗ് കണ്ടക്റ്റീവ് ഫിലിമുകൾ വളരെയധികം ശ്രദ്ധ നേടിയിട്ടുണ്ട്. പ്രത്യേകിച്ചും, മെറ്റൽ ഓക്സൈഡ് ഫീൽഡ് ഇഫക്റ്റ് ട്രാൻസിസ്റ്ററുകളിൽ (MOSFET) SiO2 പോലെയുള്ള രാസപരമായും താപമായും സ്ഥിരതയുള്ള വൈദ്യുത ഫിലിമുകളും കോംപ്ലിമെൻ്ററി മെറ്റൽ ഓക്സൈഡ് അർദ്ധചാലകങ്ങളിൽ (CMOS) ചാലക കോപ്പർ ഫിലിമുകളും അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു.
നേർത്ത-ഫിലിം ഇലക്ട്രോഡുകൾ സൂപ്പർകപ്പാസിറ്ററുകളുടെ അളവിലുള്ള ഊർജ്ജ സാന്ദ്രതയുടെ അനുപാതം പല മടങ്ങ് വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു. കൂടാതെ, വൈദ്യുതകാന്തിക ഇടപെടലിൽ നിന്ന് ഇലക്ട്രോണിക് ഘടകങ്ങളെ സംരക്ഷിക്കാൻ മെറ്റൽ നേർത്ത ഫിലിമുകളും നിലവിൽ MXenes (ട്രാൻസിഷൻ മെറ്റൽ കാർബൈഡുകൾ, നൈട്രൈഡുകൾ അല്ലെങ്കിൽ കാർബോണിട്രൈഡുകൾ) പെറോവ്സ്കൈറ്റ് സെറാമിക് നേർത്ത ഫിലിമുകളും വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു.
പിവിഡിയിൽ, ടാർഗെറ്റ് മെറ്റീരിയൽ ബാഷ്പീകരിക്കപ്പെടുകയും അടിവസ്ത്രം അടങ്ങിയ ഒരു വാക്വം ചേമ്പറിലേക്ക് മാറ്റുകയും ചെയ്യുന്നു. ബാഷ്പീകരണം കാരണം നീരാവി അടിവസ്ത്രത്തിൻ്റെ ഉപരിതലത്തിൽ നിക്ഷേപിക്കാൻ തുടങ്ങുന്നു. മാലിന്യങ്ങൾ കലരുന്നതും നീരാവി തന്മാത്രകളും അവശിഷ്ട വാതക തന്മാത്രകളും തമ്മിലുള്ള കൂട്ടിയിടികളും വാക്വം തടയുന്നു.
നീരാവിയിൽ അവതരിപ്പിച്ച പ്രക്ഷുബ്ധത, താപനില ഗ്രേഡിയൻ്റ്, നീരാവി ഫ്ലോ റേറ്റ്, ടാർഗെറ്റ് മെറ്റീരിയലിൻ്റെ ഒളിഞ്ഞിരിക്കുന്ന ചൂട് എന്നിവ ഫിലിം ഏകീകൃതതയും പ്രോസസ്സിംഗ് സമയവും നിർണ്ണയിക്കുന്നതിൽ ഒരു പ്രധാന പങ്ക് വഹിക്കുന്നു. ബാഷ്പീകരണ രീതികളിൽ റെസിസ്റ്റീവ് ഹീറ്റിംഗ്, ഇലക്ട്രോൺ ബീം ചൂടാക്കൽ, അടുത്തിടെ മോളിക്യുലാർ ബീം എപ്പിറ്റാക്സി എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു.
വളരെ ഉയർന്ന ദ്രവണാങ്കം പദാർത്ഥങ്ങളെ ബാഷ്പീകരിക്കാനുള്ള കഴിവില്ലായ്മയും ബാഷ്പീകരണ-ഘനീഭവിക്കൽ പ്രക്രിയ മൂലം നിക്ഷേപിച്ച മെറ്റീരിയലിൽ ഉണ്ടാകുന്ന ഘടനാപരമായ മാറ്റങ്ങളുമാണ് പരമ്പരാഗത പിവിഡിയുടെ പോരായ്മകൾ. ഈ പ്രശ്നങ്ങൾ പരിഹരിക്കുന്ന അടുത്ത തലമുറ ഫിസിക്കൽ ഡിപ്പോസിഷൻ ടെക്നിക്കാണ് മാഗ്നെട്രോൺ സ്പട്ടറിംഗ്. മാഗ്‌നെട്രോൺ സ്‌പട്ടറിംഗിൽ, ഒരു മാഗ്‌നെട്രോൺ സൃഷ്ടിക്കുന്ന കാന്തികക്ഷേത്രത്തിലൂടെ ഊർജ്ജസ്വലമായ പോസിറ്റീവ് അയോണുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ബോംബാക്രമണത്തിലൂടെ ലക്ഷ്യ തന്മാത്രകൾ പുറന്തള്ളപ്പെടുന്നു (സ്പട്ടർ ചെയ്യുന്നു).
ആധുനിക ഇലക്ട്രോണിക്, ഒപ്റ്റിക്കൽ, മെക്കാനിക്കൽ, ഫോട്ടോണിക്, തെർമൽ, മാഗ്നറ്റിക് ഉപകരണങ്ങളിൽ, അലങ്കാര വസ്തുക്കളിൽ പോലും അവയുടെ വൈവിധ്യവും ഒതുക്കവും പ്രവർത്തന സവിശേഷതകളും കാരണം നേർത്ത ഫിലിമുകൾക്ക് ഒരു പ്രത്യേക സ്ഥാനം ഉണ്ട്. ഏതാനും നാനോമീറ്റർ മുതൽ ഏതാനും മൈക്രോമീറ്റർ വരെ കനം വരുന്ന നേർത്ത ഫിലിമുകൾ നിർമ്മിക്കാൻ ഏറ്റവും സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന നീരാവി നിക്ഷേപ രീതിയാണ് പിവിഡിയും സിവിഡിയും.
നിക്ഷേപിച്ച ചിത്രത്തിൻ്റെ അന്തിമ രൂപഘടന അതിൻ്റെ പ്രകടനത്തെയും കാര്യക്ഷമതയെയും ബാധിക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, ലഭ്യമായ പ്രോസസ് ഇൻപുട്ടുകൾ, തിരഞ്ഞെടുത്ത ടാർഗെറ്റ് മെറ്റീരിയലുകൾ, സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് പ്രോപ്പർട്ടികൾ എന്നിവ അടിസ്ഥാനമാക്കി നേർത്ത ഫിലിം പ്രോപ്പർട്ടികൾ കൃത്യമായി പ്രവചിക്കാൻ നേർത്ത ഫിലിം ബാഷ്പീകരണ നിക്ഷേപ സാങ്കേതികതകൾക്ക് കൂടുതൽ ഗവേഷണം ആവശ്യമാണ്.
ആഗോള അർദ്ധചാലക വിപണി ആവേശകരമായ ഒരു കാലഘട്ടത്തിലേക്ക് പ്രവേശിച്ചു. ചിപ്പ് സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ ആവശ്യം വ്യവസായത്തിൻ്റെ വികസനത്തെ പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കുകയും പിന്നോട്ടടിക്കുകയും ചെയ്തു, നിലവിലെ ചിപ്പ് ക്ഷാമം കുറച്ചുകാലത്തേക്ക് തുടരുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു. ഇത് തുടരുമ്പോൾ നിലവിലെ പ്രവണതകൾ വ്യവസായത്തിൻ്റെ ഭാവി രൂപപ്പെടുത്താൻ സാധ്യതയുണ്ട്
ഗ്രാഫീൻ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ബാറ്ററികളും സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് ബാറ്ററികളും തമ്മിലുള്ള പ്രധാന വ്യത്യാസം ഇലക്ട്രോഡുകളുടെ ഘടനയാണ്. കാഥോഡുകൾ പലപ്പോഴും പരിഷ്‌ക്കരിക്കപ്പെടുന്നുണ്ടെങ്കിലും, ആനോഡുകൾ നിർമ്മിക്കാൻ കാർബണിൻ്റെ അലോട്രോപ്പുകളും ഉപയോഗിക്കാം.
സമീപ വർഷങ്ങളിൽ, ഇൻ്റർനെറ്റ് ഓഫ് തിംഗ്സ് മിക്കവാറും എല്ലാ മേഖലകളിലും അതിവേഗം നടപ്പിലാക്കിയിട്ടുണ്ട്, എന്നാൽ ഇലക്ട്രിക് വാഹന വ്യവസായത്തിൽ ഇത് വളരെ പ്രധാനമാണ്.