Was sind die verschiedenen Arten von Dünnfilmbeschichtungen?
Dünnfilmbeschichtungen bestehen aus dielektrischen, metallischen und Oxidverbindungen, die üblicherweise in der Halbleiterindustrie, im Militär und in optischen Bauelementanwendungen verwendet werden. Herstellungsverfahren umfassen typischerweise physikalische Dampfablagerung, wie Sputterablagerung oder chemische Dampfablagerung, wo chemische Reaktionen und Hochenergieplasmen verwendet werden, um den Film abzuscheiden. Beschichtungen, die als dünne Filme klassifiziert sind, werden im Allgemeinen als höchstens 1 Mikrometer dick oder 1000 Nanometer angesehen und können ferromagnetisch, keramisch oder in gewissem Maße aus leitendem oder isolierendem Material bestehen.
Optische Beschichtungen sind einer der Hauptproduktionsbereiche für Dünnfilmbeschichtungen und bieten wichtige Einsatzmöglichkeiten, beispielsweise für Laserfilter und Augenschutz für die Laserchirurgie in der Medizin. Antireflexbeschichtungen werden häufig in Objektiven von Kameras, Teleskopen und DVD-Playern (Digital Video Disc) eingesetzt, um die normale Lichtreflexion zu verringern, die die Leistung solcher Geräte beeinträchtigen würde. Einige Dünnfilmbeschichtungen auf dem Gebiet der Optik sind auch mehrschichtig, um mit verschiedenen Wellenlängen des Lichts unterschiedlich zu interagieren, und werden in Computermonitoren, Brillen mit sowohl reflektierenden als auch nicht reflektierenden Eigenschaften und Fernsehkameras verwendet. Reflektierende optische Beschichtungen sind spiegelähnlich und bestehen normalerweise aus Aluminium, Gold oder Silber, wo sie in Fotokopiergeräten, Barcodescannern sowie industriellen und militärischen Hochleistungslasern verwendet werden.
Keramische Dünnfilme werden zum Beschichten von Schneidwerkzeugen verwendet, die chemischen und thermischen Belastungen ausgesetzt sind, für medizinische Zwecke wegen ihrer inerten Eigenschaften und in vielen anderen Bereichen. Substrate für Lithium-Ionen-Batterien, die aus keramischen Dünnfilmbeschichtungen bestehen, werden seit 2011 in der Elektronikindustrie verwendet und wurden im Oak Ridge National Laboratory in den USA über ein Jahrzehnt lang perfektioniert. Die Keramikbasis für den integrierten Schaltkreis ist eine Plattform für implantierte Batterien, die in einem weiten Temperaturbereich von -4 ° bis 284 ° Fahrenheit (-20 ° bis 140 ° Celsius) betrieben werden können und eine beliebige Form oder Größe haben Schaltungen breitere Anwendungen als die von herkömmlichem Design. Aufgrund ihrer Fähigkeit, bei Bedarf bei Temperaturen bis zu 280 ° Celsius zu arbeiten, eignen sie sich für Sensoren, Smartcards und implantierbare medizinische Geräte wie Defibrillatoren und Nervenstimulatoren.
Farbstoffsensibilisierte Solarzellen (DSSCs) basieren ebenfalls auf einer Dünnschichtabscheidung von Titandioxid, TiO 2 , obwohl sie üblicherweise eine Dicke von 5 bis 20 Mikrometer aufweisen. Die Technologie besteht aus einer Kombination von Dünnfilmbeschichtungen aus Keramik, Halbleitern und optischen Materialien und ist für eine Lebensdauer von 20 Jahren bei Sonneneinstrahlung ausgelegt. Festkörperdesigns für die Elektronik dieser Solarzellen bieten das Versprechen, sie kostengünstiger und einfacher herzustellen als Standard-Solarzellen auf Siliziumbasis.