Wat is dunne filmafzetting?
Dunne filmafzetting is een techniek die in de industrie wordt gebruikt om een dunne coating aan te brengen op een bepaald ontwerpdeel gemaakt van een doelmateriaal en om het oppervlak ervan bepaalde eigenschappen te geven. Dunne filmcoatings worden aangebracht om de optische eigenschappen van glas, de corrosieve eigenschappen van metalen en de elektrische eigenschappen van halfgeleiders te veranderen. Verschillende afzettingstechnieken worden gebruikt, meestal om atomen of moleculen, laag voor laag, toe te voegen aan een breed scala aan materialen die essentiële oppervlakte-eigenschappen missen die dunne coatings bieden. Elk ontwerp waarvoor een coating van minimaal volume en gewicht vereist is, kan profiteren van dunne filmafzetting die een doelmateriaal blootstelt aan een bekrachtigde omgeving van vloeistof, gas of plasma.
De eerste ruwe metaalcoatings werden in het eerste millennium gebruikt om de reflecterende eigenschappen van glas voor spiegels te verbeteren. De jaren 1600 zagen de ontwikkeling van meer verfijnde coatingtechnieken door Venetiaanse glasmakers. Pas in de 19e eeuw bestonden er precisiemethoden voor het aanbrengen van dunne coatings, zoals galvaniseren en vacuümdepositie.
Galvaniseren is een vorm van chemische afzetting waarbij het te coaten onderdeel wordt bevestigd aan een elektrode en wordt ondergedompeld in een geleidende oplossing van metaalionen. Terwijl een stroom door de oplossing loopt, worden de ionen naar het oppervlak van een onderdeel getrokken om langzaam een dunne laag metaal te creëren. Semisolid-oplossingen die sol-gels worden genoemd, zijn een ander middel voor de chemische afzetting van dunne films. Zolang de coatingdeeltjes voldoende klein zijn, zullen ze lang genoeg in suspensie in de gel blijven om zich in lagen te organiseren en een gelijkmatige coating te verschaffen wanneer de vloeibare fractie in een droogfase wordt verwijderd.
Dampafzetting is een techniek voor het creëren van dunne filmafzetting waarbij een deel wordt bekleed met een bekrachtigd gas of plasma, meestal in een gedeeltelijk vacuüm. In de vacuümkamer spreiden atomen en moleculen zich gelijkmatig uit en creëren een coating met consistente zuiverheid en dikte. Daarentegen wordt bij chemische dampafzetting het deel in een reactiekamer geplaatst die wordt ingenomen door de bekleding in gasvorm. Het gas reageert met het doelmateriaal om de gewenste laagdikte te creëren. Bij plasma-afzetting wordt het bekledingsgas oververhit in een ionische vorm die vervolgens reageert met het atoomoppervlak van het onderdeel, typisch bij verhoogde drukken.
Bij sputterafzetting wordt een bron van zuiver coatingmateriaal in vaste vorm bekrachtigd door hitte of elektronenbombardement. Sommige atomen van de vaste bron komen los en hangen gelijkmatig rond het oppervlak van het onderdeel in een inert gas, zoals argon. Dit type dunne filmafzetting is nuttig bij het bekijken van fijne kenmerken op kleine onderdelen die met sputter zijn bedekt met goud en worden waargenomen door een elektronenmicroscoop. Bij het coaten van het onderdeel voor later onderzoek, worden goudatomen losgemaakt van een vaste bron boven het onderdeel en vallen op het oppervlak ervan door een kamer gevuld met argongas.
De toepassingen van dunne filmafzetting zijn divers en zijn aan het uitbreiden. Optische coatings op lenzen en plaatglas kunnen de eigenschappen van transmissie, breking en reflectie verbeteren, waardoor ultraviolette (UV) filters in glazen op sterkte en anti-reflecterend glas voor ingelijste foto's worden geproduceerd. De halfgeleiderindustrie maakt gebruik van dunne coatings voor een betere geleiding of isolatie van materialen zoals siliciumwafels. Dunne keramische films zijn corrosiewerend, hard en isolerend; hoewel bros bij lage temperaturen, zijn ze met succes gebruikt in sensoren, geïntegreerde schakelingen en meer complexe ontwerpen. Dunne films kunnen worden afgezet om ultrakleine "intelligente" structuren te vormen, zoals batterijen, zonnecellen, medicijnafgiftesystemen en zelfs kwantumcomputers.