Tanki filmi še naprej pritegnejo pozornost raziskovalcev. Ta članek predstavlja trenutne in bolj poglobljene raziskave o njihovi uporabi, spremenljivih metodah nanašanja in prihodnji uporabi.
"Film" je relativni izraz za dvodimenzionalni (2D) material, ki je veliko tanjši od podlage, ne glede na to, ali je namenjen pokrivanju podlage ali pa je vstavljen med dve površini. V trenutnih industrijskih aplikacijah se debelina teh tankih filmov običajno giblje od subnanometrskih (nm) atomskih dimenzij (tj. <1 nm) do nekaj mikrometrov (μm). Enoslojni grafen ima debelino enega ogljikovega atoma (tj. ~0,335 nm).
Filme so že v prazgodovini uporabljali v dekorativne in slikovne namene. Danes so luksuzni predmeti in nakit prevlečeni s tankimi plastmi plemenitih kovin, kot so bron, srebro, zlato in platina.
Najpogostejša uporaba folij je fizična zaščita površin pred odrgninami, udarci, praskami, erozijo in odrgninami. Diamantu podoben ogljik (DLC) in plasti MoSi2 se uporabljajo za zaščito avtomobilskih motorjev pred obrabo in visokotemperaturno korozijo zaradi trenja med mehanskimi gibljivimi deli.
Tanke folije se uporabljajo tudi za zaščito reaktivnih površin pred okoljem, pa naj gre za oksidacijo ali hidratacijo zaradi vlage. Zaščitni prevodni filmi so bili deležni velike pozornosti na področju polprevodniških naprav, dielektričnih filmskih separatorjev, tankoslojnih elektrod in elektromagnetnih motenj (EMI). Zlasti tranzistorji s kovinskim oksidom (MOSFET) vsebujejo kemično in termično stabilne dielektrične filme, kot je SiO2, komplementarni kovinski oksidni polprevodniki (CMOS) pa vsebujejo prevodne bakrene filme.
Tankoplastne elektrode večkrat povečajo razmerje med gostoto energije in prostornino superkondenzatorjev. Poleg tega se kovinski tanki filmi in trenutno MXenes (prehodni kovinski karbidi, nitridi ali karbonitridi) perovskitni keramični tanki filmi pogosto uporabljajo za zaščito elektronskih komponent pred elektromagnetnimi motnjami.
Pri PVD se ciljni material upari in prenese v vakuumsko komoro, ki vsebuje substrat. Hlapi se začnejo odlagati na površini podlage preprosto zaradi kondenzacije. Vakuum preprečuje mešanje nečistoč in trke med molekulami pare in molekulami preostalega plina.
Turbulenca, vnesena v paro, temperaturni gradient, hitrost pretoka pare in latentna toplota ciljnega materiala igrajo pomembno vlogo pri določanju enakomernosti filma in časa obdelave. Metode izparevanja vključujejo uporovno segrevanje, segrevanje z elektronskim žarkom in v zadnjem času epitaksijo z molekularnim žarkom.
Slabosti običajnega PVD so njegova nezmožnost uparjanja materialov z zelo visokim tališčem in strukturne spremembe, povzročene v nanešenem materialu zaradi procesa izparevanja-kondenzacije. Magnetronsko razprševanje je tehnika fizičnega nanašanja naslednje generacije, ki rešuje te težave. Pri magnetronskem razprševanju se ciljne molekule izvržejo (razpršijo) z obstreljevanjem z energijsko pozitivnimi ioni skozi magnetno polje, ki ga ustvari magnetron.
Tanki filmi zavzemajo posebno mesto v sodobnih elektronskih, optičnih, mehanskih, fotonskih, toplotnih in magnetnih napravah ter celo dekorativnih predmetih zaradi svoje vsestranskosti, kompaktnosti in funkcionalnih lastnosti. PVD in CVD sta najpogosteje uporabljeni metodi naparjevanja za izdelavo tankih filmov debeline od nekaj nanometrov do nekaj mikrometrov.
Končna morfologija nanesenega filma vpliva na njegovo delovanje in učinkovitost. Vendar pa tehnike tankoslojnega nanašanja z izhlapevanjem zahtevajo nadaljnje raziskave za natančno napovedovanje lastnosti tankega filma na podlagi razpoložljivih procesnih vložkov, izbranih ciljnih materialov in lastnosti substrata.
Svetovni trg polprevodnikov je vstopil v razburljivo obdobje. Povpraševanje po tehnologiji čipov je hkrati spodbudilo in zaviralo razvoj industrije, trenutno pomanjkanje čipov pa naj bi se nadaljevalo še nekaj časa. Trenutni trendi bodo verjetno oblikovali prihodnost industrije, saj se bo to nadaljevalo
Glavna razlika med baterijami na osnovi grafena in polprevodniškimi baterijami je sestava elektrod. Čeprav so katode pogosto modificirane, lahko alotrope ogljika uporabimo tudi za izdelavo anod.
V zadnjih letih se internet stvari pospešeno uveljavlja na skoraj vseh področjih, še posebej pa je pomemben v industriji električnih vozil.
Čas objave: 23. aprila 2023