Filmele subțiri continuă să atragă atenția cercetătorilor. Acest articol prezintă cercetări actuale și mai aprofundate privind aplicațiile lor, metodele de depunere variabilă și utilizările viitoare.
„Film” este un termen relativ pentru un material bidimensional (2D) care este mult mai subțire decât substratul său, indiferent dacă este destinat să acopere substratul sau să fie prins între două suprafețe. În aplicațiile industriale actuale, grosimea acestor filme subțiri variază de obicei de la dimensiuni atomice sub-nanometrice (nm) (adică, <1 nm) la câțiva micrometri (μm). Grafenul cu un singur strat are o grosime de un atom de carbon (adică ~ 0,335 nm).
Filmele erau folosite în scopuri decorative și picturale în timpurile preistorice. Astăzi, articolele de lux și bijuteriile sunt acoperite cu pelicule subțiri de metale prețioase precum bronzul, argintul, aurul și platina.
Cea mai comună aplicare a foliilor este protecția fizică a suprafețelor împotriva abraziunii, impactului, zgârieturilor, eroziunii și abraziunii. Straturile de carbon asemănător cu diamant (DLC) și MoSi2 sunt folosite pentru a proteja motoarele auto de uzura și coroziunea la temperaturi ridicate cauzate de frecarea dintre piesele mecanice în mișcare.
Filmele subțiri sunt, de asemenea, folosite pentru a proteja suprafețele reactive de mediu, fie că este vorba de oxidare sau hidratare din cauza umidității. Filmele conductoare de ecranare au primit multă atenție în domeniul dispozitivelor semiconductoare, separatoarelor de peliculă dielectrică, electrozilor cu peliculă subțire și interferențelor electromagnetice (EMI). În special, tranzistoarele cu efect de câmp cu oxid de metal (MOSFET) conțin filme dielectrice stabile chimic și termic, cum ar fi SiO2, iar semiconductorii de oxid de metal complementar (CMOS) conțin filme conductoare de cupru.
Electrozii cu peliculă subțire măresc de câteva ori raportul dintre densitatea energiei și volumul supercondensatorilor. În plus, peliculele subțiri de metal și, în prezent, MXenele (carburi, nitruri sau carbonitruri ale metalelor de tranziție) perovskite sunt utilizate pe scară largă pentru a proteja componentele electronice de interferențe electromagnetice.
În PVD, materialul țintă este vaporizat și transferat într-o cameră de vid care conține substratul. Vaporii încep să se depună pe suprafața substratului pur și simplu din cauza condensului. Vidul previne amestecarea impurităților și ciocnirile între moleculele de vapori și moleculele de gaz rezidual.
Turbulența introdusă în abur, gradientul de temperatură, debitul de abur și căldura latentă a materialului țintă joacă un rol important în determinarea uniformității filmului și a timpului de procesare. Metodele de evaporare includ încălzirea rezistivă, încălzirea fasciculului de electroni și, mai recent, epitaxia fasciculului molecular.
Dezavantajele PVD convenționale sunt incapacitatea acestuia de a vaporiza materialele cu punct de topire foarte ridicat și modificările structurale induse în materialul depus datorită procesului de evaporare-condensare. Pulverizarea cu magnetron este următoarea tehnică de depunere fizică care rezolvă aceste probleme. În pulverizarea cu magnetron, moleculele țintă sunt ejectate (pulverizate) prin bombardarea cu ioni pozitivi energetici printr-un câmp magnetic generat de un magnetron.
Filmele subțiri ocupă un loc special în dispozitivele moderne electronice, optice, mecanice, fotonice, termice și magnetice și chiar în articolele de decor datorită versatilității, compactității și proprietăților funcționale. PVD și CVD sunt cele mai utilizate metode de depunere de vapori pentru a produce pelicule subțiri cu grosimea de la câțiva nanometri la câțiva micrometri.
Morfologia finală a filmului depus afectează performanța și eficiența acestuia. Cu toate acestea, tehnicile de depunere prin evaporare a filmului subțire necesită cercetări suplimentare pentru a prezice cu exactitate proprietățile filmului subțire pe baza intrărilor de proces disponibile, a materialelor țintă selectate și a proprietăților substratului.
Piața globală a semiconductorilor a intrat într-o perioadă interesantă. Cererea pentru tehnologia cipului a stimulat și întârziat dezvoltarea industriei, iar deficitul actual de cipuri este de așteptat să continue de ceva timp. Este posibil ca tendințele actuale să modeleze viitorul industriei pe măsură ce aceasta continuă
Principala diferență dintre bateriile pe bază de grafen și bateriile cu stare solidă este compoziția electrozilor. Deși catozii sunt adesea modificați, alotropii de carbon pot fi utilizați și pentru a face anozi.
În ultimii ani, Internetul lucrurilor a fost implementat rapid în aproape toate domeniile, dar este deosebit de important în industria vehiculelor electrice.
Ora postării: 23-apr-2023