Тонкі плівки продовжують привертати увагу дослідників.У цій статті представлені поточні та більш поглиблені дослідження щодо їх застосування, методів змінного осадження та використання в майбутньому.
«Плівка» — це відносний термін для двовимірного (2D) матеріалу, який набагато тонший за свою підкладку, незалежно від того, чи призначений він для покриття підкладки чи розміщення між двома поверхнями.У сучасних промислових застосуваннях товщина цих тонких плівок зазвичай коливається від субнанометрових (нм) атомних розмірів (тобто <1 нм) до кількох мікрометрів (мкм).Одношаровий графен має товщину в один атом вуглецю (тобто ~0,335 нм).
У доісторичні часи плівки використовувалися в декоративних і зображувальних цілях.Сьогодні предмети розкоші та ювелірні вироби покривають тонкими плівками дорогоцінних металів, таких як бронза, срібло, золото та платина.
Найпоширенішим застосуванням плівок є фізичний захист поверхонь від стирання, ударів, подряпин, ерозії та стирання.Алмазоподібний вуглець (DLC) і шари MoSi2 використовуються для захисту автомобільних двигунів від зносу та високотемпературної корозії, викликаної тертям між механічними рухомими частинами.
Тонкі плівки також використовуються для захисту реактивних поверхонь від навколишнього середовища, будь то окислення або гідратація через вологу.Екрануючі провідні плівки привернули велику увагу в області напівпровідникових приладів, діелектричних плівкових сепараторів, тонкоплівкових електродів і електромагнітних перешкод (EMI).Зокрема, металооксидні польові транзистори (MOSFET) містять хімічно та термічно стабільні діелектричні плівки, такі як SiO2, а комплементарні металооксидні напівпровідники (CMOS) містять провідні плівки міді.
Тонкоплівкові електроди в кілька разів збільшують відношення щільності енергії до об'єму суперконденсаторів.Крім того, металеві тонкі плівки та в даний час MXenes (карбіди, нітриди або карбонітриди перехідних металів) перовскітні керамічні тонкі плівки широко використовуються для захисту електронних компонентів від електромагнітних перешкод.
У PVD матеріал мішені випаровується та переноситься у вакуумну камеру, що містить підкладку.Пари починають осідати на поверхні підкладки просто через конденсацію.Вакуум запобігає змішуванню домішок і зіткненням між молекулами пари та молекулами залишкового газу.
Турбулентність, що виникає в парі, градієнт температури, швидкість потоку пари та прихована теплота цільового матеріалу відіграють важливу роль у визначенні однорідності плівки та часу обробки.Методи випаровування включають резистивне нагрівання, нагрівання електронним променем і, нещодавно, молекулярно-променеву епітаксію.
Недоліками звичайного PVD є його нездатність випаровувати матеріали з дуже високою точкою плавлення та структурні зміни, викликані в нанесеному матеріалі внаслідок процесу випаровування-конденсації.Магнетронне розпилення — це техніка фізичного осадження наступного покоління, яка вирішує ці проблеми.При магнетронному розпиленні молекули-мішені викидаються (розпилюються) шляхом бомбардування енергетичними позитивними іонами через магнітне поле, створене магнетроном.
Тонкі плівки займають особливе місце в сучасних електронних, оптичних, механічних, фотонних, теплових і магнітних пристроях і навіть предметах декору завдяки своїй універсальності, компактності і функціональним властивостям.PVD і CVD є найбільш часто використовуваними методами осадження з парової фази для отримання тонких плівок товщиною від кількох нанометрів до кількох мікрометрів.
Кінцева морфологія нанесеної плівки впливає на її продуктивність і ефективність.Однак методи осадження тонкої плівки випаровуванням вимагають подальших досліджень, щоб точно передбачити властивості тонкої плівки на основі доступних технологічних ресурсів, вибраних цільових матеріалів і властивостей підкладки.
Світовий ринок напівпровідників вступив у захоплюючий період.Попит на технології чіпів як стимулював, так і сповільнював розвиток галузі, і очікується, що поточний дефіцит чіпів триватиме ще деякий час.Сучасні тенденції, ймовірно, визначать майбутнє галузі, оскільки це триватиме
Основна відмінність батарей на основі графену від твердотільних батарей полягає в складі електродів.Хоча катоди часто модифікують, алотропи вуглецю також можна використовувати для виготовлення анодів.
В останні роки Інтернет речей швидко впроваджується майже в усіх сферах, але він особливо важливий у галузі електромобілів.
Час публікації: 23 квітня 2023 р