Një vështrim më i afërt në teknologjinë e depozitimit të filmit të hollë

Filmat e hollë vazhdojnë të tërheqin vëmendjen e studiuesve. Ky artikull paraqet kërkime aktuale dhe më të thelluara mbi aplikimet e tyre, metodat e depozitimit të ndryshueshëm dhe përdorimet e ardhshme.
"Film" është një term relativ për një material dydimensional (2D) që është shumë më i hollë se nënshtresa e tij, pavarësisht nëse ka për qëllim të mbulojë nënshtresën ose të vendoset midis dy sipërfaqeve. Në aplikimet aktuale industriale, trashësia e këtyre shtresave të hollë zakonisht varion nga dimensionet atomike nën-nanometër (nm) (dmth. <1 nm) deri në disa mikrometra (μm). Grafeni me një shtresë ka një trashësi prej një atomi karboni (dmth. ~ 0,335 nm).
Filmat u përdorën për qëllime dekorative dhe piktoreske në kohët parahistorike. Sot, sendet luksoze dhe bizhuteritë janë të veshura me filma të hollë të metaleve të çmuar si bronzi, argjendi, ari dhe platini.
Aplikimi më i zakonshëm i filmave është mbrojtja fizike e sipërfaqeve nga gërryerja, goditjet, gërvishtjet, erozioni dhe gërvishtjet. Shtresat e karbonit të ngjashëm me diamantin (DLC) dhe MoSi2 përdoren për të mbrojtur motorët e automobilave nga konsumimi dhe korrozioni në temperaturë të lartë të shkaktuar nga fërkimi midis pjesëve mekanike lëvizëse.
Filmat e hollë përdoren gjithashtu për të mbrojtur sipërfaqet reaktive nga mjedisi, qoftë oksidimi apo hidratimi për shkak të lagështirës. Filmat përçues mbrojtës kanë marrë shumë vëmendje në fushat e pajisjeve gjysmëpërçuese, ndarësve të filmave dielektrikë, elektrodave të filmit të hollë dhe ndërhyrjeve elektromagnetike (EMI). Në veçanti, transistorët e efektit të fushës së oksidit metalik (MOSFET) përmbajnë filma dielektrikë të qëndrueshëm kimikisht dhe termikisht si SiO2, dhe gjysmëpërçuesit plotësues të oksidit metalik (CMOS) përmbajnë filma bakri përçues.
Elektrodat me shtresë të hollë rrisin raportin e densitetit të energjisë me vëllimin e superkondensatorëve me disa herë. Për më tepër, filmat e hollë metalikë dhe aktualisht MXenet (karbitet, nitridet ose karbonitridet e metaleve në tranzicion) perovskite filmat e hollë qeramike përdoren gjerësisht për të mbrojtur komponentët elektronikë nga ndërhyrjet elektromagnetike.
Në PVD, materiali i synuar avullohet dhe transferohet në një dhomë vakum që përmban substratin. Avujt fillojnë të depozitohen në sipërfaqen e nënshtresës thjesht për shkak të kondensimit. Vakuumi parandalon përzierjen e papastërtive dhe përplasjet midis molekulave të avullit dhe molekulave të gazit të mbetur.
Turbulenca e futur në avull, gradienti i temperaturës, shpejtësia e rrjedhës së avullit dhe nxehtësia latente e materialit të synuar luajnë një rol të rëndësishëm në përcaktimin e uniformitetit të filmit dhe kohës së përpunimit. Metodat e avullimit përfshijnë ngrohjen rezistente, ngrohjen me rreze elektronike dhe, së fundmi, epitaksinë e rrezeve molekulare.
Disavantazhet e PVD konvencionale janë paaftësia e tij për të avulluar materialet me pikë shkrirjeje shumë të lartë dhe ndryshimet strukturore të shkaktuara në materialin e depozituar për shkak të procesit të avullimit-kondensimit. Spërkatja me magnetron është teknika e depozitimit fizik të gjeneratës së ardhshme që zgjidh këto probleme. Në spërkatjen me magnetron, molekulat e synuara nxirren (shpërndahen) nga bombardimet me jone pozitive energjike përmes një fushe magnetike të krijuar nga një magnetron.
Filmat e hollë zënë një vend të veçantë në pajisjet moderne elektronike, optike, mekanike, fotonike, termike dhe magnetike dhe madje edhe në sendet dekorative për shkak të shkathtësisë, kompaktësisë dhe vetive funksionale të tyre. PVD dhe CVD janë metodat më të përdorura të depozitimit të avullit për të prodhuar filma të hollë që variojnë në trashësi nga disa nanometra në disa mikrometra.
Morfologjia përfundimtare e filmit të depozituar ndikon në performancën dhe efikasitetin e tij. Megjithatë, teknikat e depozitimit avullues të filmit të hollë kërkojnë kërkime të mëtejshme për të parashikuar me saktësi vetitë e filmit të hollë bazuar në inputet e disponueshme të procesit, materialet e zgjedhura të synuara dhe vetitë e nënshtresës.
Tregu global i gjysmëpërçuesve ka hyrë në një periudhë emocionuese. Kërkesa për teknologjinë e çipave ka nxitur dhe vonuar zhvillimin e industrisë dhe mungesa aktuale e çipave pritet të vazhdojë për ca kohë. Tendencat aktuale ka të ngjarë të formësojnë të ardhmen e industrisë ndërsa kjo vazhdon
Dallimi kryesor midis baterive me bazë grafeni dhe baterive në gjendje të ngurtë është përbërja e elektrodave. Megjithëse katoda shpesh modifikohet, alotropet e karbonit mund të përdoren gjithashtu për të bërë anoda.
Vitet e fundit, Interneti i Gjërave është zbatuar me shpejtësi në pothuajse të gjitha fushat, por është veçanërisht i rëndësishëm në industrinë e automjeteve elektrike.