Cos'è la deposizione di film sottile?
La deposizione di film sottile è una tecnica utilizzata nell'industria per applicare un rivestimento sottile a una particolare parte di progettazione fatta di un materiale target e per infondere la sua superficie con alcune proprietà. I rivestimenti a film sottile vengono applicati per cambiare le proprietà ottiche del vetro, le proprietà corrosive dei metalli e le proprietà elettriche dei semiconduttori. Vengono impiegate diverse tecniche di deposizione, di solito per aggiungere atomi o molecole, uno strato alla volta, a una vasta gamma di materiali che mancano di proprietà di superficie essenziali fornite dai rivestimenti. Qualsiasi design per il quale è richiesto un rivestimento minimo di volume e peso può beneficiare di una deposizione di film sottile che espone un materiale target a un ambiente energizzato di liquido, gas o plasma.
I primi rivestimenti in metallo grezzo sono stati usati nel primo millennio per migliorare le proprietà riflettenti del vetro per gli specchi. Il 1600 vide lo sviluppo di tecniche di rivestimento più raffinate da parte di veneziani. Non fino al 1800 i metodi di precisionedi applicare i rivestimenti sottili, come l'elettroplatura e la deposizione del vuoto, esistono.
L'elettroplazione è una forma di deposizione chimica in cui la parte da rivestire è attaccata a un elettrodo e immersa in una soluzione conduttiva di ioni metallici. Poiché una corrente viene eseguita attraverso la soluzione, gli ioni vengono disegnati sulla superficie di una parte per creare lentamente un sottile strato di metallo. Le soluzioni semisolide chiamate solide sono un altro mezzo di deposizione chimica di film sottili. Finché le particelle di rivestimento sono sufficientemente piccole, rimarranno in sospensione nel gel abbastanza a lungo da organizzarsi in strati e fornire un rivestimento uniforme quando la frazione liquida viene rimossa in una fase di asciugatura.
La deposizione di vapore è una tecnica per la creazione di una deposizione di film sottile in cui una parte è rivestita in un gas o al plasma energizzato, di solito in un vuoto parziale. Nella camera del vuoto, atomi e molecole si diffondono uniformemente e Cremangiava un rivestimento di purezza e spessore coerenti. Al contrario, con la deposizione di vapore chimico, la parte è collocata in una camera di reazione occupata dal rivestimento in forma gassosa. Il gas reagisce con il materiale target per creare lo spessore del rivestimento desiderato. Nella deposizione al plasma, il gas di rivestimento viene surriscaldato in una forma ionica che reagisce quindi con la superficie atomica della parte, in genere a pressioni elevate.
Nella deposizione di sputter, una fonte di materiale di rivestimento puro in forma solida è eccitata dal bombardamento di calore o elettronico. Alcuni atomi della fonte solida si liberano e sono sospesi uniformemente attorno alla superficie della parte in un gas inerte, come l'argon. Questo tipo di deposizione di film sottile è utile per visualizzare caratteristiche fini su piccole parti che sono rivestite di sputter in oro e osservate attraverso un microscopio elettronico. Nel rivestimento della parte per lo studio successivo, gli atomi d'oro vengono rimossi da una fonte solida sopra la parte e cadono sulla sua superficie attraverso una camera piena di argonGas.
Le applicazioni della deposizione di film sottile sono diverse e si sono espanse. I rivestimenti ottici su lenti e vetro a piastra possono migliorare le proprietà di trasmissione, rifrazione e riflessione, producendo filtri ultravioletti (UV) in occhiali da prescrizione e vetro antiriflette per foto incorniciate. L'industria dei semiconduttori utilizza rivestimenti sottili per fornire una migliore conduttanza o isolamento per materiali come i wafer di silicio. I film sottili in ceramica sono anticorrosivi, duri e isolanti; Sebbene fragili a basse temperature, sono stati utilizzati con successo in sensori, circuiti integrati e design più complessi. I film sottili possono essere depositati per formare strutture ultra piccole "intelligenti" come batterie, celle solari, sistemi di rilascio di farmaci e persino computer quantistici.