Тонкія плёнкі працягваюць прыцягваць увагу даследчыкаў.У гэтым артыкуле прадстаўлены бягучыя і больш глыбокія даследаванні іх прымянення, метадаў зменнага нанясення і выкарыстання ў будучыні.
«Плёнка» - гэта адносны тэрмін для двухмернага (2D) матэрыялу, які значна танчэйшы за сваю падкладку, незалежна ад таго, прызначаны ён для пакрыцця падкладкі або для размяшчэння паміж дзвюма паверхнямі.У сучасных прамысловых прымяненнях таўшчыня гэтых тонкіх плёнак звычайна вагаецца ад субнанаметровых (нм) атамных памераў (г.зн. <1 нм) да некалькіх мікраметраў (мкм).Аднаслаёвы графен мае таўшчыню ў адзін атам вугляроду (г.зн. ~0,335 нм).
У дагістарычныя часы плёнкі выкарыстоўваліся ў дэкаратыўных і выяўленчых мэтах.Сёння прадметы раскошы і ювелірныя вырабы пакрываюць тонкімі плёнкамі каштоўных металаў, такіх як бронза, срэбра, золата і плаціна.
Самае распаўсюджанае прымяненне плёнак - фізічная абарона паверхняў ад ізаляцыі, удараў, драпін, эрозіі і ізаляцыі.Алмазападобны вуглярод (DLC) і пласты MoSi2 выкарыстоўваюцца для абароны аўтамабільных рухавікоў ад зносу і высокатэмпературнай карозіі, выкліканай трэннем паміж механічнымі рухомымі часткамі.
Тонкія плёнкі таксама выкарыстоўваюцца для абароны рэактыўных паверхняў ад навакольнага асяроддзя, няхай гэта будзе акісленне або гідратацыя з-за вільгаці.Экрануючым правадзячым плёнкам надаецца вялікая ўвага ў галіне паўправадніковых прыбораў, дыэлектрычных плёнкавых сепаратараў, тонкаплёнкавых электродаў і электрамагнітных перашкод (EMI).У прыватнасці, металааксідныя палявыя транзістары (MOSFET) утрымліваюць хімічна і тэрмічнаму ўстойлівыя дыэлектрычныя плёнкі, такія як SiO2, а дадатковыя металааксідныя паўправаднікі (CMOS) утрымліваюць правадзячыя медныя плёнкі.
Тонкаплёнкавыя электроды ў некалькі разоў павялічваюць стаўленне шчыльнасці энергіі да аб'ёму суперкандэнсатараў.Акрамя таго, металічныя тонкія плёнкі і ў цяперашні час MXenes (карбіды, нітрыды або карбанітрыды пераходных металаў) перовскитные керамічныя тонкія плёнкі шырока выкарыстоўваюцца для экранавання электронных кампанентаў ад электрамагнітных перашкод.
У PVD матэрыял мішэні выпараецца і пераносіцца ў вакуумную камеру, якая змяшчае падкладку.Пары пачынаюць адкладацца на паверхні падкладкі проста з-за кандэнсату.Вакуум прадухіляе змешванне прымешак і сутыкненні паміж малекуламі пары і малекуламі рэшткавага газу.
Турбулентнасць, якая ўводзіцца ў пару, градыент тэмпературы, хуткасць патоку пары і схаваная цеплыня мэтавага матэрыялу гуляюць важную ролю ў вызначэнні аднастайнасці плёнкі і часу апрацоўкі.Метады выпарвання ўключаюць рэзістыўны нагрэў, электронна-прамянёвы нагрэў і, зусім нядаўна, малекулярна-прамянёвую эпітаксію.
Недахопамі звычайнага PVD з'яўляюцца яго няздольнасць выпараць матэрыялы з вельмі высокай тэмпературай плаўлення і структурныя змены, выкліканыя асаджаным матэрыялам з-за працэсу выпарэння-кандэнсацыі.Магнетроннае распыленне - гэта метад фізічнага нанясення наступнага пакалення, які вырашае гэтыя праблемы.Пры магнетронным распыленні малекулы-мішэні выкідваюцца (распыляюцца) шляхам бамбардзіроўкі энергічнымі станоўчымі іёнамі праз магнітнае поле, якое ствараецца магнетронам.
Тонкія плёнкі займаюць асаблівае месца ў сучасных электронных, аптычных, механічных, фатонных, цеплавых і магнітных прыборах і нават прадметах дэкору дзякуючы сваёй універсальнасці, кампактнасці і функцыянальным уласцівасцям.PVD і CVD - найбольш часта выкарыстоўваюцца метады нанясення з паравай фазы для атрымання тонкіх плёнак таўшчынёй ад некалькіх нанаметраў да некалькіх мікраметраў.
Канчатковая марфалогія нанесенай плёнкі ўплывае на яе прадукцыйнасць і эфектыўнасць.Тым не менш, метады нанясення тонкай плёнкі выпараннем патрабуюць далейшых даследаванняў для дакладнага прагназавання ўласцівасцей тонкай плёнкі на аснове даступных тэхналагічных матэрыялаў, выбраных мэтавых матэрыялаў і ўласцівасцей падкладкі.
Сусветны рынак паўправаднікоў увайшоў у хвалюючы перыяд.Попыт на тэхналогіі чыпаў як стымуляваў, так і затрымліваў развіццё галіны, і чакаецца, што цяперашні дэфіцыт чыпаў працягнецца яшчэ некаторы час.Цяперашнія тэндэнцыі, верагодна, будуць вызначаць будучыню галіны, калі гэта будзе працягвацца
Асноўнае адрозненне батарэй на аснове графена ад цвёрдацельных батарэй заключаецца ў складзе электродаў.Хоць катоды часта мадыфікуюць, алатропы вугляроду таксама можна выкарыстоўваць для вырабу анодаў.
У апошнія гады Інтэрнэт рэчаў хутка ўкараняецца практычна ва ўсіх сферах, але ён асабліва важны ў індустрыі электрамабіляў.
Час публікацыі: 23 красавіка 2023 г