Hva er tynnfilmbelegg?

Tynnfilmbelegg er ekstremt tynne lag med materiale plassert på overflaten av underlaget. De kan variere i tykkelse fra flere mikrometer, eller milliondeler av en meter, til mindre enn 1 nanometer, eller en milliarddel meter. Tynnfilmbelegg kan lages av forskjellige stoffer, inkludert silisium, keramikk og galliumarsenid. De brukes ofte i optiske enheter som fotovoltaiske celler som brukes til solenergi, til komponenter for elektronikk og i verktøy og annet utstyr som krever motstand mot overflateskader.

Sammensetningen av et tynnfilmbelegg avhenger av formålet. Tynnfilmbelegg som brukes i solcelleanlegg for å generere solkraft er laget av halvledende materialer som silisium og galliumarsenid. Disse materialene kan konvertere energi fra lys til elektrisk strøm når innkommende fotoner av lys begeistrer halvledermaterialets elektroner til høyere energinivå. Disse beleggene brukes også i elektronikk, for eksempel integrerte kretsløp.

Halvledende tynne filmer brukes ofte i en serie lag med varierende kjemiske sammensetninger for å påvirke filmens egenskaper. Disse lagene kan være utrolig tynne, og noen tynnfilmbelegg har lag som bare er et enkelt tykt atom. Således kan et tynnfilmbelegg inneholde en kompleks indre struktur med varierende lag i et ekstremt lite rom.

Tynnfilmkeramikk brukes i applikasjoner som krever materialer som er motstandsdyktige mot slitasje eller korrosjon. Skjæreverktøy kan for eksempel ha betydelig forlenget levetid hvis de er laget med et tynt keramisk ytre lag på skjærende kant for å beskytte resten av bladet mot slitasje. Enheter som bruker reaktive kjemikalier, for eksempel brenselceller, kan bruke tynnfilmskeramikk for å inneholde dem på grunn av den keramiske filmens relative kjemiske inertitet.

Andre bruksområder for tynnfilmbelegg inkluderer oppladbare litiumbatterier, som kan lages med en katode sammensatt av en tynn film av litium- og metalloksider for å produsere batterier som er mye mindre voluminøse og mer fleksible enn konvensjonelle batterier. Speil inneholder en tynn metallfilm, vanligvis laget av aluminium i moderne speil, bak glass for å skape en reflekterende overflate. Tynne belegg av aluminiumsfilm brukes også i emballasjen til mange moderne forbruksvarer, spesielt matvarer, for å øke holdbarheten for forgjengelige gjenstander og gjøre pakken blankere og mer synlig. Aluminiumsfilmer brukes også som isolasjon, spesielt for applikasjoner som krever fleksibilitet og bærbarhet, og de er integrert i slike ting som romdrakter, brannmannskaper og verneutstyr for isolasjonssituasjoner.

Tynnfilmbelegg påføres en overflate gjennom en av flere teknikker som samlet kalles tynnfilmavsetning. De fleste av disse metodene er kategorisert som enten kjemisk avsetning, der den tynne filmen påføres gjennom en kjemisk reaksjon mellom overflaten og en væske som kalles en forløper, eller fysisk avsetning, der filmen påføres på mekanisk, termisk eller elektrisk måte. . Metoder for kjemisk avsetning inkluderer plating, som bruker en flytende forløperløsning som inneholder oppløste metallioner, og kjemisk dampavsetning, hvor overflaten reagerer med gassformige forbindelser.

Fysiske avsettingsmetoder utføres i et vakuumkammer som inneholder underlaget og stoffet. Partiklene til sistnevnte slås av på forskjellige måter, for eksempel oppvarming, laserpulser eller elektriske buer, og skaper en damp som danner en film på underlaget. Det finnes også metoder som bruker både fysiske og kjemiske prosesser og ikke passer pent inn i noen kategori, for eksempel reaktiv sputtering og molekylær stråleepitasi.