Cosa sono i rivestimenti a film sottile?

I rivestimenti a film sottile sono strati estremamente sottili di materiale posizionati sulla superficie del substrato.Possono variare di spessore da diversi micrometri, o milioni di metri, a meno di 1 nanometro o un miliardo di metro.I rivestimenti a film sottile possono essere realizzati da varie sostanze, tra cui silicio, ceramica e arsenuro di gallio.Sono comunemente usati in dispositivi ottici come le celle fotovoltaiche utilizzate per la generazione di energia solare, per i componenti per l'elettronica e in strumenti e altre apparecchiature che richiedono resistenza ai danni superficiali.

La composizione di un rivestimento a film sottile dipende dal suo scopo.I rivestimenti a film sottile utilizzati nelle celle fotovoltaiche per generare energia solare sono realizzati con materiali a semiconduttore come silicio e arsenide di gallio.Questi materiali possono convertire l'energia dalla luce in corrente elettrica quando i fotoni di luce in arrivo eccitano i materiali a semiconduttore a livelli di energia più elevati.Questi rivestimenti sono utilizzati anche in elettronica, come i circuiti integrati.

I film sottili a semiconduttore sono spesso applicati in una serie di strati con composizioni chimiche variabili per influenzare le proprietà del film.Questi strati possono essere incredibilmente sottili e alcuni rivestimenti a film sottile hanno strati che sono solo un singolo atomo di spessore.Pertanto, un rivestimento a film sottile può contenere una struttura interna complessa di strati diversi in uno spazio estremamente piccolo.

Ceramica a film sottile vengono utilizzate in applicazioni che richiedono materiali resistenti all'usura o alla corrosione.Gli utensili da taglio, ad esempio, possono avere una durata di lavoro notevolmente estesa se sono realizzati con uno strato esterno in ceramica sottile sul tagliente per proteggere il resto della lama dall'usura.I dispositivi che utilizzano sostanze chimiche reattive, come le celle a combustibile, potrebbero usare la ceramica a film sottile per contenerli a causa delle pellicole ceramiche inertibilità chimica relativa.

Altri usi dei rivestimenti a film sottile includono batterie al litio ricaricabili, che possono essere realizzate con un catodoComposto da un sottile film di litio e ossidi di metallo per produrre batterie molto meno ingombranti e più flessibili delle batterie convenzionali.Gli specchi contengono un film in metallo sottile, solitamente realizzato in alluminio negli specchi moderni, dietro il vetro per creare una superficie riflettente.I rivestimenti per film in alluminio sottili sono anche utilizzati nella confezione di molti moderni beni di consumo, in particolare alimenti, per aumentare la durata della durata degli articoli deperibili e rendere il pacchetto più brillante e più evidente.I film in alluminio sono anche usati come isolamento, in particolare per applicazioni che richiedono flessibilità e portabilità e sono incorporati in cose come Space Suit, i pompieri di protezione e coperte isolanti di emergenza per le vittime di shock. I rivestimenti a film sottile vengono applicati a una superficieAttraverso una delle numerose tecniche definite collettivamente come deposizione di film sottile.La maggior parte di questi metodi sono classificati come una deposizione chimica, in cui il film sottile viene applicato attraverso una reazione chimica tra la superficie e un fluido chiamato precursore o deposizione fisica, in cui il film viene applicato attraverso mezzi meccanici, termici o elettrici.I metodi di deposizione chimica includono la placcatura, che utilizza una soluzione precursore liquida contenente ioni metallici disciolti e la deposizione di vapore chimico, in cui la superficie reagisce con composti gassosi.

I metodi fisici di deposizione vengono effettuati in una camera a vuoto contenente il substrato esostanza.Le particelle di quest'ultima vengono eliminate attraverso vari mezzi, come riscaldamento, impulsi laser o archi elettrici, creando un vapore che forma un film sul substrato.Esistono anche metodi che utilizzano processi sia fisici che chimici e non si adattano perfettamente a nessuna delle due categorie, come lo sputtering reattivo e l'epitassia del raggio molecolare.