Co to są powłoki cienkie?

Cienkie powłoki to wyjątkowo cienkie warstwy materiału umieszczone na powierzchni podłoża.Mogą różnić się grubością od kilku mikrometrów lub milionów metra, do mniej niż 1 nanometru lub miliardowego metra.Cienkie powłoki można wykonać z różnych substancji, w tym krzem, ceramiki i arsenku galu.Są one powszechnie stosowane w urządzeniach optycznych, takich jak komórki fotowoltaiczne stosowane do wytwarzania energii słonecznej, do elementów elektroniki oraz na narzędzia i innych urządzeniach, które wymagają odporności na uszkodzenie powierzchni.

Skład powłoki cienkiej filmu zależy od jej celu.Cienkie powłoki filmu stosowane w komórkach fotowoltaicznych w celu wygenerowania energii słonecznej wykonane są z materiałów półprzewodnikowych, takich jak krzem i arsenek galu.Materiały te mogą przekształcić energię z światła w prąd elektryczny, gdy przychodzące fotony światła wzbudzają elektrony materiałów półprzewodnikowych na wyższe poziomy energii.Powłoki te są również stosowane w elektronice, takie jak obwody zintegrowane.

Półkoduktowe cienkie warstwy są często stosowane w serii warstw o różnych kompozycjach chemicznych, aby wpływać na właściwości filmu.Te warstwy mogą być niesamowicie cienkie, a niektóre cienkie powłoki mają warstwy o grubości tylko jednego atomu.Zatem powłoka cienkopiętrowej może zawierać złożoną wewnętrzną strukturę o różnych warstwach w wyjątkowo małej przestrzeni.

Curamika cienkowarstwowa stosuje się w zastosowaniach, które wymagają materiałów odpornych na zużycie lub korozję.Na przykład narzędzia tnące mogą mieć znacznie przedłużone życie pracy, jeśli są wykonane z cienkiej ceramicznej warstwy zewnętrznej na krawędzi tnącej, aby chronić resztę ostrza przed zużyciem.Urządzenia, które wykorzystują reaktywne chemikalia, takie jak ogniwa paliwowe, mogą użyć ceramiki cienkiej filmu, aby je zawierać ze względu na folii ceramiczne względne chemiczne bezwładność.

Inne zastosowania powłok cienkopolowych obejmują akumulatory litowe, które można wykonać za pomocą katodzłożony z cienkiej warstwy tlenków litowych i metali do produkcji baterii, które są znacznie mniej nieporęczne i bardziej elastyczne niż baterie konwencjonalne.Lustra zawierają cienką metalową warstwę, zwykle wykonaną z aluminium w nowoczesnych lustrach, za szkłem, aby stworzyć odblaskową powierzchnię.Cienkie aluminiowe powłoki filmowe są również stosowane w opakowaniu wielu nowoczesnych towarów konsumpcyjnych, zwłaszcza żywności, aby zwiększyć okres przydatności dochodzenia w zakresie psów i sprawić, że paczka lśniąca i bardziej zauważalna.Filmy aluminiowe są również stosowane jako izolacja, szczególnie do zastosowań wymagających elastyczności i przenośności, i są one włączone do takich rzeczy, jak garnitury kosmiczne, sprzęt ochronny strażacy i koce izolacyjne dla ofiar wstrząsu.

Cienkie powłoki są nakładane na powierzchnię na powierzchnięPoprzez jedną z kilku technik wspólnie określanych jako osadzanie się cienkiego warstwy.Większość z tych metod jest klasyfikowana jako osadzanie chemiczne, w którym cienka warstwa jest stosowana poprzez reakcję chemiczną między powierzchnią a płynem zwanym prekursorem lub odkładaniem fizycznym, w którym warstwa jest stosowana przez środki mechaniczne, termiczne lub elektryczne.Metody osadzania chemicznego obejmują poszycie, które wykorzystują ciekł roztwór prekursorowy zawierający rozpuszczone jony metalu oraz chemiczne odkładanie pary, w których powierzchnia reaguje z związkami gazowymi.

Fizyczne metody osadzania są przeprowadzane w komorze próżniowej i podłoża isubstancja.Cząstki tych ostatnich są odrzucane za pomocą różnych środków, takich jak ogrzewanie, impulsy laserowe lub łuki elektryczne, tworząc parę tworzącą warstwę na podłożu.Istnieją również metody, które wykorzystują zarówno procesy fizyczne, jak i chemiczne i nie pasują do żadnej kategorii, takie jak reaktywne rozpylanie i epitaxia wiązki molekularnej.