Les pel·lícules primes continuen cridant l'atenció dels investigadors.Aquest article presenta investigacions actuals i més aprofundides sobre les seves aplicacions, mètodes de deposició variable i usos futurs.
"Pel·lícula" és un terme relatiu per a un material bidimensional (2D) que és molt més prim que el seu substrat, tant si està pensat per cobrir el substrat com si està entre dues superfícies.En les aplicacions industrials actuals, el gruix d'aquestes pel·lícules primes normalment oscil·la entre dimensions atòmiques subnanomètriques (nm) (és a dir, <1 nm) a diversos micròmetres (μm).El grafè d'una sola capa té un gruix d'un àtom de carboni (és a dir, ~ 0,335 nm).
Les pel·lícules s'utilitzaven amb finalitats decoratives i pictòriques a la prehistòria.Avui dia, els articles de luxe i les joies estan recoberts amb pel·lícules primes de metalls preciosos com el bronze, la plata, l'or i el platí.
L'aplicació més habitual de les pel·lícules és la protecció física de superfícies de l'abrasió, impactes, rascades, erosions i abrasions.Les capes de carboni semblant al diamant (DLC) i MoSi2 s'utilitzen per protegir els motors d'automoció del desgast i la corrosió a alta temperatura causada per la fricció entre les peces mòbils mecàniques.
Les pel·lícules primes també s'utilitzen per protegir les superfícies reactives del medi ambient, ja sigui oxidació o hidratació per humitat.Les pel·lícules conductores de blindatge han rebut molta atenció en els camps dels dispositius semiconductors, separadors de pel·lícules dielèctriques, elèctrodes de pel·lícula fina i interferències electromagnètiques (EMI).En particular, els transistors d'efecte de camp d'òxid metàl·lic (MOSFET) contenen pel·lícules dielèctriques químicament i tèrmicament estables, com ara SiO2, i els semiconductors complementaris d'òxid metàl·lic (CMOS) contenen pel·lícules de coure conductores.
Els elèctrodes de pel·lícula prima augmenten diverses vegades la relació entre la densitat d'energia i el volum dels supercondensadors.A més, les pel·lícules primes metàl·liques i actualment les pel·lícules primes de ceràmica de perovskita MXenes (carburs de metall de transició, nitrurs o carbonitrurs) s'utilitzen àmpliament per protegir els components electrònics de les interferències electromagnètiques.
En PVD, el material objectiu es vaporitza i es transfereix a una cambra de buit que conté el substrat.Els vapors comencen a dipositar-se a la superfície del substrat simplement a causa de la condensació.El buit evita la barreja d'impureses i les col·lisions entre les molècules de vapor i les molècules de gas residual.
La turbulència introduïda al vapor, el gradient de temperatura, el cabal de vapor i la calor latent del material objectiu tenen un paper important a l'hora de determinar la uniformitat de la pel·lícula i el temps de processament.Els mètodes d'evaporació inclouen l'escalfament resistiu, l'escalfament del feix d'electrons i, més recentment, l'epitaxia del feix molecular.
Els inconvenients del PVD convencional són la seva incapacitat per vaporitzar materials amb un punt de fusió molt alt i els canvis estructurals induïts en el material dipositat a causa del procés d'evaporació-condensació.La pulverització de magnetrons és la tècnica de deposició física de pròxima generació que resol aquests problemes.En la poltronització de magnetró, les molècules diana són expulsades (sputtered) per bombardeig amb ions positius energètics a través d'un camp magnètic generat per un magnetró.
Les pel·lícules primes ocupen un lloc especial en els moderns dispositius electrònics, òptics, mecànics, fotònics, tèrmics i magnètics i fins i tot articles de decoració per la seva versatilitat, compacitat i propietats funcionals.PVD i CVD són els mètodes de deposició de vapor més utilitzats per produir pel·lícules primes d'uns pocs nanòmetres a uns pocs micròmetres.
La morfologia final de la pel·lícula dipositada afecta el seu rendiment i eficiència.Tanmateix, les tècniques de deposició evaporativa de pel·lícula prima requereixen més investigacions per predir amb precisió les propietats de la pel·lícula prima en funció de les entrades de procés disponibles, els materials objectiu seleccionats i les propietats del substrat.
El mercat global dels semiconductors ha entrat en un període emocionant.La demanda de tecnologia de xips ha estimulat i retardat el desenvolupament de la indústria, i s'espera que l'escassetat actual de xips continuï durant algun temps.És probable que les tendències actuals modelin el futur de la indústria a mesura que això continuï
La principal diferència entre les bateries basades en grafè i les bateries d'estat sòlid és la composició dels elèctrodes.Encara que els càtodes es modifiquen sovint, també es poden utilitzar al·lòtrops de carboni per fer ànodes.
En els darrers anys, l'Internet de les coses s'ha implementat ràpidament en gairebé totes les àrees, però és especialment important en la indústria del vehicle elèctric.
Hora de publicació: 23-abril-2023