Hva er tynn filmavsetning?

Tynn filmavsetning er en teknikk som brukes i industrien for å påføre et tynt belegg på en spesiell designdel laget av et målmateriale og for å infusere overflaten med visse egenskaper. Tynne filmbelegg påføres for å endre de optiske egenskapene til glass, de korrosive egenskapene til metaller og de elektriske egenskapene til halvledere. Flere deponeringsteknikker benyttes, vanligvis for å tilsette atomer eller molekyler, ett lag av gangen, til et stort utvalg av materialer som mangler essensielle overflateegenskaper som tynne belegg gir. Ethvert design som det kreves et belegg med minimum volum og vekt på, kan ha fordel av tynnfilmavsetning som utsetter et målmateriale for et energisk miljø av væske, gass eller plasma.

De første råmetallbeleggene ble brukt i det første årtusenet for å forbedre refleksegenskapene til glass for speil. På 1600-tallet ble det utviklet mer raffinerte beleggsteknikker av venetianske glassmakere. Ikke før på 1800-tallet eksisterte presisjonsmetoder for å påføre tynne belegg, for eksempel galvanisering og vakuumavsetning.

Elektroplettering er en form for kjemisk avsetning hvor delen som skal belegges festes til en elektrode og nedsenkes i en ledende løsning av metallioner. Når en strøm løpes gjennom løsningen, dras ionene til en del overflate for sakte å danne et tynt lag metall. Halvfaste løsninger kalt sol-geler er et annet middel for kjemisk avsetning av tynne filmer. Så lenge beleggpartiklene er tilstrekkelig små, vil de forbli i suspensjon i gelen lenge nok til å organisere seg i lag og gi et jevnt belegg når væskefraksjonen fjernes i en tørkefase.

Dampavsetning er en teknikk for å lage tynnfilmavsetning hvor en del er belagt i en energigass eller plasma, vanligvis i et delvis vakuum. I vakuumkammeret spres atomer og molekyler jevnt og skaper et belegg med jevn renhet og tykkelse. Derimot, med kjemisk dampavsetning, plasseres delen i et reaksjonskammer okkupert av belegget i gassform. Gassen reagerer med målmaterialet for å skape den ønskede beleggtykkelse. Ved plasmadeponering overvarmes belegningsgassen til en ionisk form som deretter reagerer med den atomiske overflaten til delen, typisk ved forhøyet trykk.

Ved avsetting av sputter blir en kilde til rent belegningsmateriale i fast form strømforsynt av varme eller elektronbombardement. Noen av atomene i den faste kilden løsner og er suspendert jevnt rundt delens overflate i en inert gass, for eksempel argon. Denne typen tynnfilmavsetning er nyttig for å se på fine funksjoner på små deler som er forstøvet belagt i gull og observert gjennom et elektronmikroskop. Ved belegg av delen for senere studier løsnes gullatomer fra en fast kilde over delen og faller på overflaten gjennom et kammer fylt med argongass.

Bruken av tynnfilmavsetning er forskjellige og har utvidet. Optiske belegg på linser og glassplate kan forbedre egenskapene til overføring, brytning og refleksjon, og produsere ultrafiolette (UV) filtre i reseptbelagte briller og antirefleksglass for innrammede bilder. Halvlederindustrien bruker tynne belegg for å gi forbedret konduktans eller isolasjon for materialer som silisiumskiver. Keramiske tynne filmer er korrosjonshindrende, harde og isolerende; selv om de er sprø ved lave temperaturer, har de blitt brukt med suksess i sensorer, integrerte kretsløp og mer komplekse design. Tynne filmer kan deponeres for å danne ultra små "intelligente" strukturer som batterier, solceller, medikamentleveringssystemer og til og med kvantecomputere.