Quels sont les différents types de revêtements en couche mince?

Les revêtements en couches minces sont constitués de composés diélectriques, métalliques et d'oxydes couramment utilisés dans l'industrie des semi-conducteurs, dans l'armée et dans les applications de dispositifs optiques. Les procédés de fabrication impliquent généralement un dépôt physique en phase vapeur, tel qu'un dépôt par pulvérisation cathodique, ou un dépôt chimique en phase vapeur où des réactions chimiques et des plasmas à haute énergie sont utilisés pour déposer le film. Les revêtements classés comme films minces sont généralement considérés comme ayant une épaisseur maximale de 1 micron ou 1 000 nanomètres et peuvent être ferromagnétiques, céramiques ou à un niveau de matériau conducteur ou isolant.

Les revêtements optiques sont l’un des principaux domaines de production des revêtements en couches minces et offrent des utilisations importantes, telles que les filtres laser et la protection des yeux pour la chirurgie au laser en médecine. Les revêtements antireflet sont largement utilisés dans les objectifs des caméras, des télescopes et des lecteurs de disques vidéo numériques (DVD) afin de réduire la réflexion de la lumière normale qui diminuerait les performances de ces équipements. Certains revêtements en couches minces dans le domaine de l'optique sont également multicouches pour interagir différemment avec différentes longueurs d'onde de la lumière. Ils sont utilisés dans les moniteurs d'ordinateurs, les lunettes dotées de propriétés réfléchissantes et antireflet et les caméras de télévision. Les revêtements optiques réfléchissants ressemblent à des miroirs et sont généralement en aluminium, en or ou en argent. Ils sont utilisés dans les photocopieuses, les scanners de codes à barres et les lasers industriels et militaires de grande puissance.

Les films minces en céramique sont utilisés pour recouvrir des outils de coupe exposés à des contraintes chimiques et thermiques, dans des applications médicales pour leurs qualités inertes et dans de nombreux autres domaines. Les substrats pour batteries lithium-ion composées de revêtements céramiques à couche mince sont utilisés dans l'industrie électronique à partir de 2011 et ont été perfectionnés au cours de plus d'une décennie de recherches menées par le laboratoire national Oak Ridge aux États-Unis. La base en céramique du circuit intégré est une plate-forme pour des batteries implantées pouvant fonctionner dans une plage de températures étendue, allant de -4 ° à 284 ° F (-20 ° à 140 ° Celsius) et être de n'importe quelle forme ou taille circuits des applications plus larges que ceux de la conception conventionnelle. Leur capacité à fonctionner à une température maximale de 280 ° C, si nécessaire, les rend utiles pour les capteurs, les cartes à puce et les dispositifs médicaux implantables, tels que les défibrillateurs et les stimulateurs neuronaux.

Les cellules solaires à colorant (DSSC) reposent également sur le dépôt de dioxyde de titane, TiO ₂ , en couche mince, bien qu’elles aient généralement une épaisseur de 5 à 20 microns. La technologie associe des revêtements en couches minces de matériaux céramiques, semi-conducteurs et optiques, et est conçue pour durer 20 ans d'exposition à la lumière solaire. Les conceptions à l'état solide de l'électronique de ces cellules solaires offrent la promesse de les rendre plus économiques et simples à produire que les cellules solaires classiques à base de silicium.