Õhukesed kiled köidavad jätkuvalt teadlaste tähelepanu.See artikkel tutvustab praegusi ja põhjalikumaid uuringuid nende rakenduste, muutuva sadestamise meetodite ja tulevaste kasutuste kohta.
"Kile" on suhteline mõiste kahemõõtmelise (2D) materjali jaoks, mis on selle aluspinnast palju õhem, olenemata sellest, kas see on ette nähtud aluspinna katmiseks või kahe pinna vahele.Praegustes tööstuslikes rakendustes ulatub nende õhukeste kilede paksus tavaliselt subnanomeetrilistest (nm) aatomimõõtmetest (st <1 nm) mitme mikromeetrini (μm).Ühekihilise grafeeni paksus on üks süsinikuaatom (st ~0,335 nm).
Kilesid kasutati eelajaloolistel aegadel dekoratiivsetel ja pildilistel eesmärkidel.Tänapäeval on luksusesemed ja ehted kaetud väärismetallidest, nagu pronks, hõbe, kuld ja plaatina, õhukeste kiledega.
Kilede levinuim kasutusala on pindade füüsiline kaitsmine hõõrdumise, löökide, kriimustuste, erosiooni ja hõõrdumise eest.Teemantilaadseid süsiniku (DLC) ja MoSi2 kihte kasutatakse automootorite kaitsmiseks kulumise ja kõrge temperatuuriga korrosiooni eest, mis on põhjustatud mehaaniliste liikuvate osade vahelisest hõõrdumisest.
Õhukesi kilesid kasutatakse ka reaktiivsete pindade kaitsmiseks keskkonna eest, olgu selleks siis niiskusest tingitud oksüdatsioon või hüdratatsioon.Varjestus juhtivad kiled on pälvinud palju tähelepanu pooljuhtseadmete, dielektriliste kile eraldajate, õhukese kile elektroodide ja elektromagnetiliste häirete (EMI) valdkonnas.Eelkõige sisaldavad metalloksiidi väljatransistorid (MOSFET-id) keemiliselt ja termiliselt stabiilseid dielektrilisi kilesid, nagu SiO2, ja komplementaarsed metalloksiidi pooljuhid (CMOS) sisaldavad juhtivaid vaskkilesid.
Õhukese kilega elektroodid suurendavad superkondensaatorite energiatiheduse ja mahu suhet mitu korda.Lisaks kasutatakse elektroonikakomponentide elektromagnetiliste häirete eest kaitsmiseks laialdaselt metallist õhukesi kilesid ja praegu MXene (siirdemetalli karbiidid, nitriidid või karbonitriidid) perovskiitkeraamilisi õhukesi kilesid.
PVD-s sihtmaterjal aurustatakse ja viiakse substraati sisaldavasse vaakumkambrisse.Aurud hakkavad aluspinna pinnale ladestuma lihtsalt kondenseerumise tõttu.Vaakum hoiab ära lisandite segunemise ning aurumolekulide ja jääkgaasi molekulide kokkupõrked.
Auru sisenev turbulents, temperatuurigradient, auru voolukiirus ja sihtmaterjali varjatud soojus mängivad olulist rolli kile ühtluse ja töötlemisaja määramisel.Aurustamismeetodid hõlmavad takistuslikku kuumutamist, elektronkiirte kuumutamist ja viimasel ajal ka molekulaarkiirte epitaksikat.
Tavalise PVD puuduseks on võimetus aurustada väga kõrge sulamistemperatuuriga materjale ning aurustumis-kondensatsiooniprotsessist tingitud struktuurimuutused sadestatud materjalis.Magnetroni pihustamine on järgmise põlvkonna füüsilise sadestamise tehnika, mis lahendab need probleemid.Magnetroni pihustamise korral väljutatakse (pihustatakse) sihtmolekulid energeetiliste positiivsete ioonidega pommitades magnetroni tekitatud magnetvälja kaudu.
Õhukesed kiled hõivavad oma mitmekülgsuse, kompaktsuse ja funktsionaalsete omaduste tõttu erilise koha kaasaegsetes elektroonilistes, optilistes, mehaanilistes, fotoonilistes, termilistes ja magnetilistes seadmetes ning isegi dekoratiivesemetes.PVD ja CVD on kõige sagedamini kasutatavad aurustamise-sadestamise meetodid õhukeste kilede tootmiseks, mille paksus on mõnest nanomeetrist mõne mikromeetrini.
Sadestunud kile lõplik morfoloogia mõjutab selle jõudlust ja tõhusust.Kuid õhukese kile aurustussadestamise tehnikad nõuavad täiendavaid uuringuid, et ennustada täpselt õhukese kile omadusi olemasolevate protsessisisendite, valitud sihtmaterjalide ja substraadi omaduste põhjal.
Ülemaailmne pooljuhtide turg on jõudnud põnevasse perioodi.Nõudlus kiibitehnoloogia järele on tööstuse arengut nii tõuke andnud kui ka pidurdanud ning praegune kiibipuudus peaks jätkuma veel mõnda aega.Praegused suundumused kujundavad tõenäoliselt tööstuse tulevikku, kui see jätkub
Peamine erinevus grafeenipõhiste akude ja tahkispatareide vahel on elektroodide koostis.Kuigi katoode sageli muudetakse, saab anoodide valmistamiseks kasutada ka süsiniku allotroope.
Asjade internet on viimastel aastatel kiiresti kasutusele võetud peaaegu kõigis valdkondades, kuid eriti oluline on see elektrisõidukite tööstuses.
Postitusaeg: 23. aprill 2023