Hvad er tyndfilmbelægninger?

Tyndfilmbelægninger er ekstremt tynde lag af materiale placeret på overfladen af underlaget.De kan variere i tykkelse fra flere mikrometer eller millionteder af en meter, til mindre end 1 nanometer eller en milliarddel af en meter.Tyndfilmbelægninger kan fremstilles af forskellige stoffer, herunder silicium, keramik og galliumarsenid.De bruges ofte i optiske anordninger, såsom fotovoltaiske celler, der bruges til solenergiproduktion, til komponenter til elektronik og i værktøjer og andet udstyr, der kræver modstand mod overfladeskade.

Sammensætningen af en tyndfilmbelægning afhænger af dens formål.Tyndfilmbelægninger anvendt i fotovoltaiske celler til at generere solenergi er lavet af halvledende materialer såsom silicium og galliumarsenid.Disse materialer kan konvertere energi fra lys til elektrisk strøm, når indkommende fotoner af lys ophidser de halvledende materialerelektroner til højere energiniveau.Disse belægninger bruges også i elektronik, såsom integrerede kredsløb.

Halvledende tynde film påføres ofte i en række lag med forskellige kemiske kompositioner for at påvirke filmens egenskaber.Disse lag kan være utroligt tynde, og nogle tyndfilmbelægninger har lag, der kun er et enkelt atom tyk.Således kan en tyndfilmbelægning indeholde en kompleks indre struktur af forskellige lag i et ekstremt lille rum.

Tyndfilm-keramik bruges i applikationer, der kræver materialer, der er resistente over for slid eller korrosion.Skæreværktøjer kan for eksempel have i høj grad udvidede arbejdstid, hvis de er lavet med et tyndt keramisk ydre lag på forkant for at beskytte resten af klingen mod slid.Enheder, der bruger reaktive kemikalier, såsom brændselsceller, kan muligvis bruge tyndfilm keramik til at indeholde dem på grund af de keramiske film relative kemiske inertness.

Andre anvendelser af tyndfilmbelægninger inkluderer genopladelige lithiumbatterier, som kan laves med en katodeSammensat af en tynd film af lithium- og metaloxider for at producere batterier, der er meget mindre voluminøse og mere fleksible end konventionelle batterier.Spejle indeholder en tynd metalfilm, normalt lavet af aluminium i moderne spejle, bag glas for at skabe en reflekterende overflade.Tynde aluminiumsfilmbelægninger bruges også til emballage af mange moderne forbrugsvarer, især fødevarer, til at øge holdbarheden af letfordærvelige genstande og gøre pakken skinnende og mere mærkbar.Aluminiumsfilm bruges også som isolering, især til applikationer, der kræver fleksibilitet og bærbarhed, og de er indarbejdet i sådanne ting som rumdragter, brandmænd beskyttelsesudstyr og nødisolerende tæpper til chokoffer.

Tyndfilmbelægninger påføres på en overfladeGennem en af flere teknikker, der samlet benævnt tynd filmaflejring.De fleste af disse metoder er kategoriseret som enten kemisk afsætning, hvor den tynde film påføres gennem en kemisk reaktion mellem overfladen og en væske kaldet en forløber eller fysisk afsætning, hvor filmen påføres gennem mekaniske, termiske eller elektriske midler.Metoder til kemisk deponering inkluderer plettering, der bruger en flydende forløberopløsning, der indeholder opløste metalioner og kemisk dampaflejring, hvor overfladen reagerer med gasformige forbindelser.

Fysiske deponeringsmetoder udføres i et vakuumkammer, der indeholder underlaget og denstof.Sidstnævnte partikler bliver slået af på forskellige måder, såsom opvarmning, laserimpulser eller elektriske buer, hvilket skaber en damp, der danner en film på underlaget.Der er også metoder, der bruger både fysiske og kemiske processer og ikke passer pænt ind i nogen af kategorien, såsom reaktiv sputtering og molekylærbjælkeepitaxy.