Màng mỏng tiếp tục thu hút sự quan tâm của các nhà nghiên cứu. Bài viết này trình bày nghiên cứu hiện tại và chuyên sâu hơn về các ứng dụng của chúng, các phương pháp lắng đọng thay đổi và các ứng dụng trong tương lai.
“Phim” là một thuật ngữ tương đối để chỉ vật liệu hai chiều (2D) mỏng hơn nhiều so với chất nền của nó, cho dù nó nhằm mục đích che phủ chất nền hay được kẹp giữa hai bề mặt. Trong các ứng dụng công nghiệp hiện nay, độ dày của các màng mỏng này thường dao động từ kích thước nguyên tử dưới nanomet (nm) (tức là <1 nm) đến vài micromet (μm). Graphene đơn lớp có độ dày bằng một nguyên tử carbon (tức là ~ 0,335 nm).
Phim được sử dụng cho mục đích trang trí và tạo ảnh trong thời tiền sử. Ngày nay, các mặt hàng xa xỉ và đồ trang sức được phủ một lớp màng mỏng kim loại quý như đồng, bạc, vàng và bạch kim.
Ứng dụng phổ biến nhất của màng là bảo vệ vật lý các bề mặt khỏi bị mài mòn, va đập, trầy xước, xói mòn và mài mòn. Các lớp carbon giống kim cương (DLC) và MoSi2 được sử dụng để bảo vệ động cơ ô tô khỏi mài mòn và ăn mòn ở nhiệt độ cao do ma sát giữa các bộ phận chuyển động cơ học.
Màng mỏng còn được sử dụng để bảo vệ các bề mặt phản ứng khỏi môi trường, cho dù đó là quá trình oxy hóa hay hydrat hóa do độ ẩm. Màng dẫn điện bảo vệ đã nhận được nhiều sự quan tâm trong lĩnh vực thiết bị bán dẫn, máy tách màng điện môi, điện cực màng mỏng và nhiễu điện từ (EMI). Đặc biệt, các bóng bán dẫn hiệu ứng trường oxit kim loại (MOSFET) chứa các màng điện môi ổn định về mặt hóa học và nhiệt như SiO2, và các chất bán dẫn oxit kim loại bổ sung (CMOS) chứa các màng đồng dẫn điện.
Các điện cực màng mỏng làm tăng tỷ lệ mật độ năng lượng trên thể tích của siêu tụ điện lên nhiều lần. Ngoài ra, màng mỏng kim loại và hiện nay MXenes (cacbua kim loại chuyển tiếp, nitrua hoặc cacbonitrit) màng mỏng gốm perovskite được sử dụng rộng rãi để bảo vệ các linh kiện điện tử khỏi nhiễu điện từ.
Trong PVD, vật liệu mục tiêu được hóa hơi và chuyển sang buồng chân không chứa chất nền. Hơi bắt đầu đọng lại trên bề mặt chất nền do sự ngưng tụ. Chân không ngăn chặn sự trộn lẫn của tạp chất và va chạm giữa các phân tử hơi và phân tử khí dư.
Sự nhiễu loạn được đưa vào hơi nước, gradient nhiệt độ, tốc độ dòng hơi và nhiệt ẩn của vật liệu mục tiêu đóng vai trò quan trọng trong việc xác định tính đồng nhất của màng và thời gian xử lý. Các phương pháp bay hơi bao gồm gia nhiệt bằng điện trở, gia nhiệt bằng chùm tia điện tử và gần đây hơn là epitaxy chùm phân tử.
Nhược điểm của PVD thông thường là không có khả năng làm bay hơi các vật liệu có điểm nóng chảy rất cao và những thay đổi cấu trúc gây ra trong vật liệu lắng đọng do quá trình ngưng tụ bay hơi. Phún xạ Magnetron là kỹ thuật lắng đọng vật lý thế hệ tiếp theo giúp giải quyết những vấn đề này. Trong phún xạ magnetron, các phân tử mục tiêu được đẩy ra (phun ra) bằng cách bắn phá các ion dương mang năng lượng cao thông qua từ trường do magnetron tạo ra.
Màng mỏng chiếm một vị trí đặc biệt trong các thiết bị điện tử, quang học, cơ học, quang tử, nhiệt và từ tính hiện đại và thậm chí cả các vật dụng trang trí do tính linh hoạt, nhỏ gọn và đặc tính chức năng của chúng. PVD và CVD là các phương pháp lắng đọng hơi được sử dụng phổ biến nhất để tạo ra các màng mỏng có độ dày từ vài nanomet đến vài micromet.
Hình thái cuối cùng của màng lắng đọng ảnh hưởng đến hiệu suất và hiệu quả của nó. Tuy nhiên, kỹ thuật lắng đọng bay hơi màng mỏng đòi hỏi phải nghiên cứu sâu hơn để dự đoán chính xác các đặc tính màng mỏng dựa trên đầu vào quy trình có sẵn, vật liệu mục tiêu đã chọn và đặc tính cơ chất.
Thị trường bán dẫn toàn cầu đã bước vào thời kỳ sôi động. Nhu cầu về công nghệ chip vừa thúc đẩy vừa kìm hãm sự phát triển của ngành và tình trạng thiếu chip hiện tại dự kiến sẽ còn tiếp tục trong thời gian tới. Xu hướng hiện tại có khả năng định hình tương lai của ngành khi điều này tiếp tục
Sự khác biệt chính giữa pin làm từ graphene và pin thể rắn là thành phần của các điện cực. Mặc dù cực âm thường được biến đổi nhưng các dạng thù hình của cacbon cũng có thể được sử dụng để chế tạo cực dương.
Trong những năm gần đây, Internet of Things đã được triển khai nhanh chóng ở hầu hết các lĩnh vực, nhưng nó đặc biệt quan trọng trong ngành công nghiệp xe điện.
Thời gian đăng: 23-04-2023