Was sind die verschiedenen Arten von Dünnschichtmaterialien?
Es gibt eine Vielzahl von Dünnschichtmaterialien. Ausgewählte Metalle sind eine beliebte Wahl, da sie verformbar sind und leicht zu dünnen Blechen verarbeitet werden können. Mit der Wissenschaft der Nanotechnologie, der Manipulation von Atomen und Molekülen, können auch instabile flüssige und gasförmige Elemente als effiziente Materialien verwendet werden.
Spiegel verwenden einen dünnen Film, und bei dieser Art von Anwendung werden Metalle wie Aluminium, Silber und Kupfer verwendet. Zinn wird beigemischt, wenn Silber verwendet wird, um die letztere Verbindung mit der Glasoberfläche herzustellen. Modernere und wirtschaftlichere Verfahren verwenden flüssige Metalle als Dünnschichtmaterialien. Beispielsweise wird Silbernitrat mit anderen Chemikalien verdünnt, auf eine Oberfläche gegossen und trocknen gelassen, was zu einem Spiegel führt.
Bei moderneren Geräten werden auch dünne Filme wie Sonnenkollektoren, Hochleistungsteleskope und sogar Speicherchips verwendet. Diese Technologien erfordern, dass dünne Filme so genau und gleichmäßig aufgetragen werden, dass fortschrittlichere Verbindungen entwickelt werden, um eine gleichmäßige Beschichtung zu gewährleisten. Kupferindiumgallium (di) selenid (CIGS) ist eines der beliebtesten Dünnfilmmaterialien, insbesondere für Solarmodule, da sie Sonnenenergie absorbieren können. Kristallines Silikon ist auch ein Standardbestandteil für Sonnenkollektoren.
Als mögliches Material für Dünnfilme wurde eine flüssigkeitsbasierte Lösung untersucht. Nanofasern und andere Flüssigkeiten bilden eine Mischung, die bei Bewegung eine Oberfläche in nur wenigen Sekunden beschichtet. Mit dieser Lösung können Dünnschichtmaterialien hergestellt werden, die kostengünstiger, umweltfreundlicher und einfacher anzuwenden sind.
Die Auswahl aus verschiedenen Dünnfilmmaterialien kann von der Technik des Aufbringens des Dünnfilms abhängen, ob es sich um eine chemische oder physikalische Abscheidung handelt. Bei der chemischen Abscheidung erfahren Flüssigkeiten oder Dämpfe eine chemische Veränderung, wenn sie mit einer Oberfläche in Wechselwirkung treten, was zu einer gleichmäßigen Beschichtung des Dünnfilms führt. Ein bekanntes Beispiel hierfür ist das Galvanisieren, bei dem ein Objekt mithilfe eines elektrischen Feldes mit Metallionen beschichtet wird. Andererseits verändert die physikalische Abscheidung nur den Zustand eines Materials und macht es normalerweise fest. Ein Beispiel hierfür ist die Sputter-Abscheidung, bei der die feste Oberfläche einige ihrer Atome in ein Plasma ausstößt und einen dünnen Film bildet.
Neben den Dünnfilmmaterialien ist auch die Oberfläche oder das Targetmaterial ein wichtiges Element. Glas ist das Standardzielmaterial, da es sich gut mit vielen Elementen verbindet. Andere Materialien wie Keramik, Metallfolie und Kunststoff kommen als mögliche Oberflächen für dünne Filme in Frage, da sie kostengünstiger als Glas sind.