Hvad er tyndfilmbelægninger?
Tyndfilmbelægninger er ekstremt tynde lag materiale placeret på overfladen af underlaget. De kan variere i tykkelse fra flere mikrometer eller milliondele af en meter til mindre end 1 nanometer eller en milliarddels meter. Tyndfilmbelægninger kan fremstilles af forskellige stoffer, herunder silicium, keramik og galliumarsenid. De bruges ofte i optiske enheder, såsom fotovoltaiske celler, der bruges til solenergiproduktion, til komponenter til elektronik og i værktøjer og andet udstyr, der kræver modstand mod overfladeskader.
Sammensætningen af en tyndfilmbelægning afhænger af dens formål. Tyndfilmbelægninger, der anvendes i fotovoltaiske celler til generering af solenergi, er lavet af halvledende materialer, såsom silicium og galliumarsenid. Disse materialer kan konvertere energi fra lys til elektrisk strøm, når indkommende lysfotoner spænder halvledermaterialets elektroner til højere energiniveau. Disse overtræk bruges også i elektronik, såsom integrerede kredsløb.
Halvledende tynde film påføres ofte i en række lag med forskellige kemiske sammensætninger for at påvirke filmens egenskaber. Disse lag kan være utroligt tynde, og nogle tyndfilmbelægninger har lag, der kun er et enkelt atomtykt. Således kan en tyndfilmbelægning indeholde en kompleks indre struktur med forskellige lag i et ekstremt lille rum.
Tyndfilmkeramik bruges til applikationer, der kræver materialer, der er resistente over for slid eller korrosion. Skæreværktøjer kan for eksempel have stærkt forlænget levetid, hvis de er lavet med et tyndt keramisk ydre lag på skærekanten for at beskytte resten af klingen mod slid. Enheder, der bruger reaktive kemikalier, såsom brændselsceller, kan muligvis bruge tyndfilmkeramik til at indeholde dem på grund af den keramiske films relative kemiske inertitet.
Andre anvendelser af tyndfilmbelægninger inkluderer genopladelige lithiumbatterier, som kan fremstilles med en katode sammensat af en tynd film af lithium- og metaloxider til at producere batterier, der er meget mindre voluminøse og mere fleksible end konventionelle batterier. Spejle indeholder en tynd metalfilm, normalt lavet af aluminium i moderne spejle, bag glas for at skabe en reflekterende overflade. Tynde aluminiumsfolieovertræk bruges også til emballering af mange moderne forbrugsvarer, især fødevarer, for at øge holdbarheden på letfordærvelige genstande og gøre pakken blankere og mere synlig. Aluminiumsfilm bruges også som isolering, især til applikationer, der kræver fleksibilitet og bærbarhed, og de er indbygget i f.eks. Rumdragter, brandmandernes beskyttelsesudstyr og nødisolerende tæpper til chokoffer.
Tyndfilmbelægninger påføres på en overflade gennem en af adskillige teknikker, der kollektivt benævnes tyndfilmaflejring. De fleste af disse metoder er kategoriseret som enten kemisk afsætning, hvor den tynde film påføres gennem en kemisk reaktion mellem overfladen og en væske, der kaldes en forløber, eller fysisk afsætning, hvor filmen påføres ved hjælp af mekaniske, termiske eller elektriske midler . Metoder til kemisk afsætning inkluderer plettering, der bruger en flydende forløberopløsning indeholdende opløste metalioner og kemisk dampaflejring, hvor overfladen reagerer med gasformige forbindelser.
Fysiske afsætningsmetoder udføres i et vakuumkammer, der indeholder underlaget og stoffet. Sidstnævnte partikler bliver slået af på forskellige måder, såsom opvarmning, laserimpulser eller elektriske buer, hvilket skaber en damp, der danner en film på underlaget. Der er også metoder, der bruger både fysiske og kemiske processer og ikke passer pænt i nogen kategori, såsom reaktiv sputtering og molekylær stråleepitakse.