Vad är tunnfilmbeläggningar?

Tunnfilmbeläggningar är extremt tunna skikt av material placerade på ytan på underlaget.De kan variera i tjocklek från flera mikrometrar, eller miljonh en meter, till mindre än 1 nanometer eller en miljardh en meter.Tunnfilmbeläggningar kan tillverkas av olika ämnen, inklusive kisel, keramik och galliumarsenid.De används ofta i optiska anordningar såsom fotovoltaiska celler som används för solenergiproduktion, för komponenter för elektronik och i verktyg och annan utrustning som kräver motstånd mot ytskador.

Sammansättningen av en tunnfilmbeläggning beror på dess syfte.Tunnfilmbeläggningar som används i fotovoltaiska celler för att generera solenergi är tillverkade av halvledande material såsom kisel och galliumarsenid.Dessa material kan omvandla energi från ljus till elektrisk ström när inkommande fotoner av ljus upphetsar halvledande materialelektroner till högre energinivåer.Dessa beläggningar används också i elektronik, såsom integrerade kretsar.

Halvledande tunna filmer appliceras ofta i en serie lager med olika kemiska kompositioner för att påverka filmens egenskaper.Dessa lager kan vara oerhört tunna, och vissa tunnfilmbeläggningar har lager som bara är en enda atom tjock.Således kan en tunnfilmbeläggning innehålla en komplex inre struktur av olika lager i ett extremt litet utrymme.

Tunnfilm keramik används i applikationer som kräver material som är resistenta mot slitage eller korrosion.Skärverktyg kan till exempel ha utökat arbetsliv i kraft kraftigt om de är gjorda med ett tunt keramiskt yttre lager på framkant för att skydda resten av bladet från slitage.Enheter som använder reaktiva kemikalier, såsom bränsleceller, kan använda tunnfilm-keramik för att innehålla dem på grund av de keramiska filmerna relativa kemikalien.

Andra användningar av tunnfilmbeläggningar inkluderar laddningsbara litiumbatterier, som kan göras med en katodSammansatt av en tunn film av litium- och metalloxider för att producera batterier som är mycket mindre skrymmande och mer flexibla än konventionella batterier.Speglar innehåller en tunn metallfilm, vanligtvis gjord av aluminium i moderna speglar, bakom glas för att skapa en reflekterande yta.Tunna aluminiumfilmbeläggningar används också i förpackningen av många moderna konsumentvaror, särskilt livsmedel, för att öka hållbarheten för förgängliga föremål och göra paketet blankare och mer märkbart.Aluminiumfilmer används också som isolering, särskilt för applikationer som kräver flexibilitet och portabilitet, och de är integrerade i sådana saker som rymddräkter, brandmän skyddsutrustning och nödisolerande filtar för chockoffer.

Tunnfilmbeläggningar appliceras på en ytagenom en av flera tekniker som kollektivt kallas tunnfilmavlagring.De flesta av dessa metoder är kategoriserade som antingen kemisk avsättning, där den tunna filmen appliceras med en kemisk reaktion mellan ytan och en vätska som kallas en föregångare, eller fysisk avsättning, där filmen appliceras med mekaniska, termiska eller elektriska medel.Metoder för kemisk avsättning inkluderar plätering, som använder en vätskekursorlösning som innehåller upplösta metalljoner och kemisk ångavsättning, i vilken ytan reagerar med gasformiga föreningar.

Fysiska metoder för avsättning utförs i en vakuumkammare som innehåller underlaget och detämne.De senare partiklarna slås av olika sätt, såsom uppvärmning, laserpulser eller elektriska bågar, vilket skapar en ånga som bildar en film på underlaget.Det finns också metoder som använder både fysiska och kemiska processer och inte passar snyggt i någon av kategorin, såsom reaktiv sputtering och molekylär strålepitaxi.