仔细看看薄膜蒸发沉积技术

薄膜继续吸引研究人员关注的焦点。本文以当前和近距离观察他们的应用程序中,变量沉积方法,和未来的使用。

我们知道薄膜的什么?

“薄膜”是一个相对的概念,表达了小厚度的二维(2 d)材料相比,其基质/ s,其目的是覆盖衬底还是被夹在两个表面之间。在现代工业应用中,这些薄膜的厚度通常范围从事实上(nm)原子水平(即大小。< 1海里),几个微米(µm)。单层石墨烯有一个碳原子厚度(即。~ 0.335海里)。

脉冲激光沉积薄膜系统的增长。图片来源:托马斯Salkus / Shutterstock.com

薄膜的应用

最古老的薄膜的应用是用于装饰和绘画在史前时期。如今,薄膜等贵金属铜、银、金、铂涂层在奢华的物品和装饰品。

最常见的应用薄膜物理保护表面免受磨损,影响,划痕,侵蚀和磨损。Dimond-like碳(DLC)和莫西人₂层用于保护汽车发动机免受磨损和高温腐蚀,这是由于机械移动部件之间的摩擦引起的。

氧化铝(氧化铝)的摩氏硬度为9.0,用于保护敏感对侵蚀和腐蚀金属表面,和保温。SiO₂SiC也发现他们的应用程序在保护管和不锈钢组件。锡和抽搐薄膜用于微电子芯片分离铝导体从石英(二氧化硅)绝缘体的形成₂O₃可以抑制。

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薄膜也用于保护化学活性表面从周围的环境中,由于水分是否氧化或水化。领域的半导体器件,介电薄膜分隔符,薄膜电极,和电磁干扰(EMI)屏蔽导电薄膜引起了很多的关注。特别是,金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)结合化学和热稳定的介电薄膜,如二氧化硅,而互补metal-oxide-semiconductors (CMOS)合并进行铜薄膜。

薄膜电极提高了超级电容器的能量密度与体积比多重的。此外,金属薄膜,目前MXenes(过渡金属碳化物、氮化物、碳氮化物)钙钛矿陶瓷薄膜被广泛用于电子元器件的电磁干扰屏蔽。

BiFeO₃,PbZrTi₃,和非晶硅薄膜的非易失性内存设备由于其优异的磁性。此外,铯卤化物,铜铟镓硒,CdTe薄膜显示有前途的光伏(PV)行业的特点。

薄膜沉积方法

物理气相沉积(PVD)

在PVD、目标材料蒸发和转移到包含基板的真空室。蒸汽开始沉积在衬底表面由于凝结。真空防止杂质的混合和蒸汽分子和残余气体分子之间的碰撞。

引入蒸汽中的湍流,温度梯度,蒸汽流量和潜热目标材料扮演了一个重要的角色在决定薄膜的均匀性和处理时间。蒸发技术包括电阻加热,电子束加热,以及最近的分子束外延。

传统PVD的缺点是它的无能蒸发材料有很高的熔点和结构性变化诱导沉积材料由于evaporation-condensation过程。亚博网站下载磁控溅射是新一代的物理沉积的方法解决这些问题。在磁控溅射中,目标材料的分子驱逐出(气急败坏的)由于轰炸高能正离子通过磁场产生的磁控管。

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化学汽相淀积(CVD)

心血管疾病类似于PVD的蒸发目标材料的使用。然而,化学沉积机制驱动的,而不是纯粹的凝结。要么多个目标材料是由化学反应腔内的汽相沉积和由亚博网站下载此产生的产品得到中性衬底,或衬底本身是由与蒸汽发生化学反应,形成一层薄膜的界面。

表面粗糙度和水动力和热边界层的稳定性在心血管疾病中发挥作用。心血管疾病的一种变体,plasma-enhanced CVD (PECVD) ",是当前使用的,使用等离子能量和热能提高反应气体之间的离解反应。同样,挥发性摘要前体在摘要中使用CVD(金属)代替无机化合物。

薄膜的性质

通过蒸发沉积薄膜可以多晶,非晶,或外延柱状晶粒结构基于衬底温度、压力、沉积速率和对齐的蒸汽与底物分子。沉积速率和沉积温度、特别是影响目标原子扩散对已经形成的层。此外,沉积中产生的内部应力确定装配式膜的机械强度。

此外,电子平均自由程的散装材料的薄膜高于由于减少了电子散射。亚博网站下载此外,高界面能的增加薄膜衬底表面附着力。

结论

薄膜获得一个特殊的地方在现代电子,光学,机械,光,热,和磁设备,甚至装修项目由于其通用性,密实度,构建属性。PVD和CVD是最常用的蒸发气相沉积技术来实现薄膜的厚度从几纳米到几个微米。

的最终形态沉积膜影响他们的性能和效率。然而,薄膜蒸发淀积技术需要进一步研究电影属性的准确预测提供输入工艺参数,选定目标材料,底物的属性。

引用和进一步阅读

贾米尔,dl。(2015)。薄膜沉积过程。国际期刊的现代物理学和应用。1。193 - 199https://www.researchgate.net/publication/281090098_Thin_Film_Deposition_Processes

Acosta,大肠(2021年10月20日)。章:薄膜/属性和应用程序。InTechOpen。https://www.intechopen.com/chapters/75002

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