Hvad er tynd filmaflejring?

Tynd filmaflejring er en teknik, der anvendes i industrien til at påføre en tynd belægning på en bestemt designdel fremstillet af et målmateriale og til at infusere dens overflade med visse egenskaber. Tynde filmovertræk påføres for at ændre de optiske egenskaber ved glas, de ætsende egenskaber af metaller og de elektriske egenskaber ved halvledere. Der anvendes flere afsætningsteknikker, sædvanligvis til at tilføje atomer eller molekyler, et lag ad gangen, til et stort antal materialer, der mangler væsentlige overfladegenskaber, som tynde belægninger tilvejebringer. Ethvert design, hvortil der kræves en belægning af mindstevolumen og vægt, kan drage fordel af tyndfilmaflejring, der udsætter et målmateriale for et energimiljø med væske, gas eller plasma.

De første rå metalovertræk blev brugt i det første årtusinde til at forbedre de reflekterende egenskaber af glas til spejle. I 1600'erne blev der udviklet mere raffinerede belægningsteknikker fra venetianske glasproducenter. Først på 1800-tallet eksisterede præcisionsmetoder til påføring af tynde belægninger, såsom galvanisering og vakuumaflejring.

Elektroplettering er en form for kemisk afsætning, hvori den del, der skal coates, fastgøres til en elektrode og nedsænkes i en ledende opløsning af metalioner. Når en strøm løber gennem opløsningen, trækkes ionerne til en dels overflade for langsomt at skabe et tyndt lag metal. Halvfaste opløsninger kaldet sol-geler er et andet middel til kemisk afsætning af tynde film. Så længe belægningspartiklerne er tilstrækkelig små, forbliver de i suspension i gelen længe nok til at organisere sig i lag og tilvejebringe en jævn belægning, når væskefraktionen fjernes i en tørrefase.

Dampaflejring er en teknik til at skabe tynd filmaflejring, hvor en del er coatet i en aktiveret gas eller plasma, normalt i et delvist vakuum. I vakuumkammeret spredes atomer og molekyler jævnt og skaber en belægning med ensartet renhed og tykkelse. I modsætning hertil anbringes delen med et kemisk dampaflejring i et reaktionskammer optaget af belægningen i gasform. Gassen reagerer med målmaterialet for at skabe den ønskede belægningstykkelse. Ved plasmadeponering overopvarmes coatinggas til en ionisk form, der derefter reagerer med den atomiske overflade af delen, typisk ved forhøjede tryk.

I afsætningsafsætning aktiveres en kilde af rent overtræksmateriale i fast form ved varme eller elektronbombardement. Nogle af atomerne i den faste kilde løsnes og hænges jævnt omkring delens overflade i en inert gas, såsom argon. Denne type tyndfilmaflejring er nyttig til visning af fine træk på små dele, der er sputterbelagt i guld og observeret gennem et elektronmikroskop. Ved belægning af delen til senere undersøgelse løsnes guldatomer fra en fast kilde over delen og falder på dens overflade gennem et kammer fyldt med argongas.

Anvendelserne af tyndfilmaflejring er forskellige og er blevet udvidet. Optiske belægninger på linser og pladeglas kan forbedre egenskaberne ved transmission, brydning og reflektion og producere ultraviolette (UV) filtre i receptpligtige briller og antireflekterende glas til indrammede fotos. Halvlederindustrien bruger tynde belægninger til at give forbedret konduktans eller isolering for materialer såsom siliciumskiver. Keramiske tynde film er korrosionshæmmende, hårde og isolerende; selvom de er sprøde ved lave temperaturer, er de blevet brugt med succes i sensorer, integrerede kredsløb og mere komplekse design. Tynde film kan deponeres for at danne ultra små “intelligente” strukturer såsom batterier, solceller, medicinafgivelsessystemer og endda kvantecomputere.