O que são revestimentos de película fina?
Os revestimentos de película fina são camadas extremamente finas de material colocadas na superfície do substrato. Eles podem variar em espessura de vários micrômetros, ou milionésimos de metro, a menos de 1 nanômetro ou bilionésimo de metro. Os revestimentos de película fina podem ser feitos de várias substâncias, incluindo silício, cerâmica e arseneto de gálio. Eles são comumente usados em dispositivos ópticos, como células fotovoltaicas usadas para geração de energia solar, em componentes para eletrônicos e em ferramentas e outros equipamentos que exigem resistência a danos na superfície.
A composição de um revestimento de película fina depende de sua finalidade. Os revestimentos de película fina usados em células fotovoltaicas para gerar energia solar são feitos de materiais semicondutores, como silício e arseneto de gálio. Esses materiais podem converter energia da luz em corrente elétrica quando os fótons de entrada excitam os elétrons do material semicondutor para níveis mais altos de energia. Esses revestimentos também são usados em eletrônicos, como circuitos integrados.
Filmes finos semicondutores são frequentemente aplicados em uma série de camadas com diferentes composições químicas para afetar as propriedades do filme. Essas camadas podem ser incrivelmente finas e alguns revestimentos de filme fino têm camadas com apenas um átomo de espessura. Assim, um revestimento de película fina pode conter uma estrutura interna complexa de camadas variadas em um espaço extremamente pequeno.
A cerâmica de película fina é usada em aplicações que exigem materiais resistentes ao desgaste ou à corrosão. As ferramentas de corte, por exemplo, podem ter uma vida útil muito maior se forem fabricadas com uma fina camada externa de cerâmica na aresta de corte para proteger o restante da lâmina do desgaste. Dispositivos que usam produtos químicos reativos, como células de combustível, podem usar cerâmica de película fina para contê-los devido à relativa inércia química da película de cerâmica.
Outros usos de revestimentos de filme fino incluem baterias de lítio recarregáveis, que podem ser feitas com um cátodo composto por um filme fino de óxido de lítio e metal para produzir baterias que são muito menos volumosas e mais flexíveis que as baterias convencionais. Os espelhos contêm um filme fino de metal, geralmente feito de alumínio nos espelhos modernos, atrás do vidro para criar uma superfície refletora. Revestimentos finos de película de alumínio também são usados na embalagem de muitos bens de consumo modernos, especialmente alimentos, para aumentar a vida útil de itens perecíveis e tornar a embalagem mais brilhante e mais perceptível. Os filmes de alumínio também são usados como isolamento, especialmente para aplicações que exigem flexibilidade e portabilidade, e são incorporados em trajes espaciais, equipamentos de proteção para bombeiros e cobertores isolantes de emergência para vítimas de choque.
Os revestimentos de filme fino são aplicados a uma superfície por meio de uma das várias técnicas coletivamente denominadas deposição de filme fino. A maioria desses métodos é classificada como deposição química, na qual o filme fino é aplicado por meio de uma reação química entre a superfície e um fluido chamado precursor, ou deposição física, na qual o filme é aplicado por meios mecânicos, térmicos ou elétricos . Os métodos de deposição química incluem o revestimento, que utiliza uma solução precursora líquida contendo íons metálicos dissolvidos, e a deposição química de vapor, na qual a superfície reage com compostos gasosos.
Os métodos físicos de deposição são realizados em uma câmara de vácuo contendo o substrato e a substância. As partículas deste último são eliminadas por vários meios, como aquecimento, pulsos de laser ou arcos elétricos, criando um vapor que forma um filme no substrato. Também existem métodos que usam processos físicos e químicos e não se enquadram perfeitamente em nenhuma das categorias, como a pulverização reativa e a epitaxia por feixe molecular.