Cienkie folie nadal przyciągają uwagę badaczy.W artykule przedstawiono aktualne i bardziej szczegółowe badania dotyczące ich zastosowań, zmiennych metod osadzania i przyszłych zastosowań.
„Folia” to termin względny określający dwuwymiarowy (2D) materiał, który jest znacznie cieńszy niż jego podłoże, niezależnie od tego, czy ma pokryć podłoże, czy też jest umieszczony pomiędzy dwiema powierzchniami.W obecnych zastosowaniach przemysłowych grubość tych cienkich warstw zazwyczaj mieści się w zakresie od wymiarów atomowych poniżej nanometra (nm) (tj. <1 nm) do kilku mikrometrów (μm).Grafen jednowarstwowy ma grubość jednego atomu węgla (tj. ~0,335 nm).
W czasach prehistorycznych folii używano do celów dekoracyjnych i obrazowych.Obecnie luksusowe przedmioty i biżuteria są pokrywane cienkimi warstwami metali szlachetnych, takich jak brąz, srebro, złoto i platyna.
Najczęstszym zastosowaniem folii jest fizyczna ochrona powierzchni przed ścieraniem, uderzeniami, zarysowaniami, erozją i przetarciami.Warstwy węgla diamentopodobnego (DLC) i MoSi2 służą do ochrony silników samochodowych przed zużyciem i korozją wysokotemperaturową spowodowaną tarciem pomiędzy ruchomymi częściami mechanicznymi.
Cienkie folie stosuje się również do ochrony powierzchni reaktywnych przed środowiskiem, niezależnie od tego, czy jest to utlenianie, czy uwodnienie spowodowane wilgocią.Ekranujące folie przewodzące cieszą się dużym zainteresowaniem w dziedzinie urządzeń półprzewodnikowych, separatorów folii dielektrycznej, elektrod cienkowarstwowych i zakłóceń elektromagnetycznych (EMI).W szczególności tranzystory polowe z tlenkiem metalu (MOSFET) zawierają chemicznie i termicznie stabilne warstwy dielektryczne, takie jak SiO2, a komplementarne półprzewodniki z tlenku metalu (CMOS) zawierają przewodzące warstwy miedzi.
Elektrody cienkowarstwowe kilkukrotnie zwiększają stosunek gęstości energii do objętości superkondensatorów.Ponadto cienkie folie metalowe, a obecnie MXenes (węgliki, azotki lub węgloazotki metali przejściowych) cienkie warstwy ceramiczne perowskitowe są szeroko stosowane do ochrony elementów elektronicznych przed zakłóceniami elektromagnetycznymi.
W PVD materiał docelowy jest odparowywany i przenoszony do komory próżniowej zawierającej podłoże.Pary zaczynają osadzać się na powierzchni podłoża po prostu w wyniku kondensacji.Próżnia zapobiega mieszaniu się zanieczyszczeń i zderzeniom pomiędzy cząsteczkami pary i resztkowymi cząsteczkami gazu.
Turbulencje wprowadzone do pary, gradient temperatury, natężenie przepływu pary i ciepło utajone materiału docelowego odgrywają ważną rolę w określaniu jednorodności folii i czasu przetwarzania.Metody odparowania obejmują ogrzewanie rezystancyjne, ogrzewanie wiązką elektronów, a ostatnio epitaksję z wiązek molekularnych.
Wadą konwencjonalnego PVD jest niezdolność do odparowania materiałów o bardzo wysokiej temperaturze topnienia oraz zmiany strukturalne indukowane w osadzanym materiale w wyniku procesu parowania-kondensacji.Rozpylanie magnetronowe to technika osadzania fizycznego nowej generacji, która rozwiązuje te problemy.Podczas rozpylania magnetronowego cząsteczki docelowe są wyrzucane (napylane) w wyniku bombardowania energicznymi jonami dodatnimi za pośrednictwem pola magnetycznego generowanego przez magnetron.
Cienkie folie zajmują szczególne miejsce we współczesnych urządzeniach elektronicznych, optycznych, mechanicznych, fotonicznych, termicznych i magnetycznych, a nawet elementach dekoracyjnych ze względu na ich wszechstronność, zwartość i właściwości funkcjonalne.PVD i CVD to najczęściej stosowane metody osadzania z fazy gazowej w celu wytworzenia cienkich folii o grubości od kilku nanometrów do kilku mikrometrów.
Ostateczna morfologia osadzonego filmu wpływa na jego wydajność i wydajność.Jednakże techniki osadzania przez odparowanie cienkowarstwowych wymagają dalszych badań, aby dokładnie przewidzieć właściwości cienkich warstw w oparciu o dostępne wejścia do procesu, wybrane materiały docelowe i właściwości podłoża.
Światowy rynek półprzewodników wkroczył w ekscytujący okres.Zapotrzebowanie na technologię chipów zarówno przyspieszyło, jak i spowolniło rozwój branży, a obecny niedobór chipów będzie się utrzymywał przez jakiś czas.Obecne trendy prawdopodobnie będą kształtować przyszłość branży
Główną różnicą między akumulatorami grafenowymi a akumulatorami półprzewodnikowymi jest skład elektrod.Chociaż katody są często modyfikowane, do produkcji anod można również użyć alotropów węgla.
W ostatnich latach Internet Rzeczy został szybko wdrożony niemal we wszystkich obszarach, jednak jest on szczególnie ważny w branży pojazdów elektrycznych.
Czas publikacji: 23 kwietnia 2023 r