Co to jest urządzenie cienkowarstwowe?
Urządzenie cienkowarstwowe jest dowolnym rodzajem elementu opartego na wyjątkowo cienkich warstwach materii, zwykle z półprzewodnikowego krzemu, nanometrów lub miliardowych części metra grubości, a czasem umieszczane jeden na drugim w celu utworzenia złożonego urządzenia lub obwodu cienkowarstwowego. Może to obejmować wszystko, od układów tranzystorowych używanych do wytwarzania mikroprocesorów do komputerów, po systemy mikroelektromechaniczne (MEMS), które są drobnymi czujnikami używanymi do wykrywania wszystkiego, od radonu i dymu w domowych wykrywaczach ognia po ruchy mechaniczne, zmiany temperatury, wysokość dla pociski kierowane. Inne zastosowania urządzenia cienkowarstwowego obejmują powłoki, takie jak proces srebrzenia zwierciadeł, warstwy optyczne nadające soczewkom wyjątkowe właściwości oraz filmy magnetyczne na bazie związków żelaza jako nowej formy pamięci komputerowej. Zaawansowane akumulatory, leki farmaceutyczne i zastosowania w ogniwach słonecznych, takie jak płytki dachowe, które wytwarzają własną energię elektryczną, są również oparte na urządzeniu cienkowarstwowym w takiej czy innej formie.
Istnieją różne chemiczne, fizyczne i elektryczne metody wytwarzania cienkich warstw, z których niektóre są zdolne do osadzania warstw filmu do skończonego poziomu pojedynczych atomów. Najwcześniejsze formy komercyjnego sukcesu osadzania cienkich warstw obejmowały krzemowe związki półprzewodnikowe. Czysty krzem, jako kompletny izolator, jest domieszkowany lub wszczepiany pojedynczymi jonami fosforu lub boru z szybkością jednego atomu fosforu lub boru na każdy miliard atomów krzemu, aby nadać cienkim warstwom półprzewodnikowe właściwości elektryczne. Nowe metody osadzania cienkich warstw obejmują obecnie tworzenie bardzo cienkich warstw związków polimerowych, które mają zastosowanie w elastycznych ogniwach słonecznych i organicznych diodach elektroluminescencyjnych (OLED), które są wykorzystywane do tworzenia paneli wyświetlaczy do telewizorów, monitorów komputerowych i billboardów elektrycznych.
Proces osadzania cienkich warstw jest bardzo wymagającą i precyzyjną nauką, ponieważ w pewnym stopniu jest to delikatny materiał najczęściej stosowany do produkcji komponentów urządzeń cienkowarstwowych, krzem półprzewodnikowy (SGS). Dziesięciolecia badań i rozwoju w tej dziedzinie umożliwiły dostosowanie technologii cienkowarstwowej do nowych dziedzin inżynierii materiałowej. Wykorzystanie wiedzy na temat wytwarzania cienkich warstw w połączeniu z postępami w badaniach nanotechnologicznych doprowadziło do coraz szerszego zakresu zastosowań urządzeń cienkowarstwowych.
Mikrodoty są generowane i umieszczane na pojemnikach z lekami, aby zapobiec importowi podrabianych produktów farmaceutycznych, a cienkie filmy są teraz włączane do działań mających na celu zwalczanie podrabiania za pomocą pieniędzy. Implanty medyczne, takie jak stenty, to cienkowarstwowe urządzenie do poprawy przepływu krwi w tętnicach, pokryte mikroskopijnymi warstwami silnych leków, które spowalniają uwalnianie do krwioobiegu. Od zastosowań w testach toksykologicznych do dostarczania silnych leków przeciwnowotworowych w bardzo małych ilościach, które w przeciwnym razie byłyby śmiertelne, do wplatania cienkich warstw złota i srebra w luksusowe tkaniny, koncepcja urządzenia cienkowarstwowego jest stosowana w coraz większej liczbie dziedzin oraz branże, które często pozostają niezauważone przez społeczeństwo ze względu na ich wyjątkowo mały rozmiar i ukryte funkcje.