การเคลือบฟิล์มบางคืออะไร?

การเคลือบฟิล์มบางเป็นชั้นบาง ๆ ของวัสดุที่วางอยู่บนพื้นผิวของวัสดุพิมพ์ พวกเขาสามารถเปลี่ยนแปลงความหนาจากหลายไมโครมิเตอร์หรือหนึ่งในล้านของเมตรถึงน้อยกว่า 1 นาโนเมตรหรือหนึ่งพันล้านของเมตร การเคลือบฟิล์มบางสามารถทำจากสารต่าง ๆ รวมถึงซิลิคอนเซรามิกและแกลเลียมอาร์เซนด์ พวกเขามักใช้ในอุปกรณ์แสงเช่นเซลล์แสงอาทิตย์ที่ใช้สำหรับการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับส่วนประกอบสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และในเครื่องมือและอุปกรณ์อื่น ๆ ที่ต้องการความต้านทานต่อความเสียหายที่พื้นผิว

องค์ประกอบของการเคลือบฟิล์มบางขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของมัน เคลือบฟิล์มบางที่ใช้ในเซลล์แสงอาทิตย์เพื่อสร้างพลังงานแสงอาทิตย์ทำจากวัสดุเซมิคอนดักเตอร์เช่นซิลิกอนและแกลเลียมอาร์เซไนด์ วัสดุเหล่านี้สามารถแปลงพลังงานจากแสงเป็นกระแสไฟฟ้าเมื่อโฟตอนที่เข้ามาของแสงกระตุ้นอิเล็กตรอนของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ให้อยู่ในระดับพลังงานที่สูงขึ้น สารเคลือบเหล่านี้ยังใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เช่นวงจรรวม

แผ่นฟิล์มบาง ๆ มักถูกนำไปใช้ในซีรีย์ชั้นที่มีองค์ประกอบทางเคมีที่แตกต่างกันเพื่อส่งผลกระทบต่อคุณสมบัติของฟิล์ม เลเยอร์เหล่านี้อาจบางอย่างไม่น่าเชื่อและการเคลือบฟิล์มบาง ๆ ก็มีชั้นที่มีความหนาเพียงอะตอมเดียว ดังนั้นการเคลือบฟิล์มบางสามารถมีโครงสร้างภายในที่ซับซ้อนของชั้นที่แตกต่างกันในพื้นที่ขนาดเล็กมาก

เซรามิกแบบฟิล์มบางถูกใช้ในงานที่ต้องการวัสดุที่ทนต่อการสึกหรอหรือการกัดกร่อน ตัวอย่างเช่นเครื่องมือตัดสามารถยืดอายุการใช้งานได้อย่างมากหากทำด้วยชั้นนอกเซรามิกบาง ๆ บนขอบตัดเพื่อป้องกันใบมีดที่เหลือจากการสึกหรอ อุปกรณ์ที่ใช้สารเคมีที่มีปฏิกิริยาเช่นเซลล์เชื้อเพลิงอาจใช้เซรามิกแบบฟิล์มบาง ๆ เพื่อบรรจุเนื่องจากความเฉื่อยทางเคมีของฟิล์มเซรามิก

การใช้งานอื่น ๆ ของการเคลือบฟิล์มบาง ๆ รวมถึงแบตเตอรี่ลิเธียมที่สามารถชาร์จได้ซึ่งสามารถทำด้วยแคโทดที่ประกอบด้วยฟิล์มบางของลิเธียมและออกไซด์ของโลหะเพื่อผลิตแบตเตอรี่ที่มีขนาดใหญ่และยืดหยุ่นน้อยกว่าแบตเตอรี่ทั่วไป กระจกมีฟิล์มโลหะบางซึ่งมักทำจากอลูมิเนียมในกระจกที่ทันสมัยด้านหลังกระจกเพื่อสร้างพื้นผิวสะท้อนแสง เคลือบฟิล์มอลูมิเนียมบาง ๆ ยังใช้ในบรรจุภัณฑ์ของสินค้าอุปโภคบริโภคที่ทันสมัยจำนวนมากโดยเฉพาะอย่างยิ่งอาหารเพื่อเพิ่มอายุการเก็บรักษาของรายการที่เน่าเสียง่ายและทำให้บรรจุภัณฑ์เงางามและชัดเจนมากขึ้น ฟิล์มอลูมิเนียมยังใช้เป็นฉนวนกันความร้อนโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่ต้องการความยืดหยุ่นและพกพารวมอยู่ในชุดต่าง ๆ เช่นชุดอวกาศอุปกรณ์ป้องกันของนักดับเพลิงและผ้าห่มฉนวนฉุกเฉินสำหรับผู้ที่ตกเป็นเหยื่อการช็อค

การเคลือบฟิล์มบางถูกนำไปใช้กับพื้นผิวผ่านหนึ่งในหลาย ๆ เทคนิคที่เรียกรวมกันว่าการสะสมฟิล์มบาง วิธีการเหล่านี้ส่วนใหญ่จะถูกจัดประเภทเป็นสารเคมีตกค้างซึ่งฟิล์มบางถูกนำไปใช้ผ่านปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างพื้นผิวและของเหลวที่เรียกว่าสารตั้งต้นหรือการสะสมทางกายภาพซึ่งฟิล์มถูกนำไปใช้ผ่านกลไกเชิงกลความร้อนหรือไฟฟ้า . วิธีการสะสมทางเคมีรวมถึงการชุบซึ่งใช้สารละลายสารตั้งต้นที่ประกอบด้วยไอออนของโลหะที่ละลายและการสะสมของไอสารเคมีซึ่งพื้นผิวทำปฏิกิริยากับสารประกอบที่เป็นก๊าซ

วิธีการทางกายภาพของการสะสมจะดำเนินการในห้องสูญญากาศที่มีสารตั้งต้นและสาร อนุภาคของสิ่งที่อยู่ด้านหลังถูกกระแทกออกด้วยวิธีการต่าง ๆ เช่นการทำความร้อนพัลส์เลเซอร์หรืออาร์คไฟฟ้าสร้างไอที่ก่อตัวเป็นฟิล์มบนพื้นผิว นอกจากนี้ยังมีวิธีการที่ใช้ทั้งกระบวนการทางกายภาพและทางเคมีและไม่เหมาะสมอย่างเป็นระเบียบในประเภทใดประเภทหนึ่งเช่นปฏิกิริยาสปัตเตอร์และอีพิแทกซี่โมเลกุล