Kaj je nanos tankega filma?

Tankoplastno nanašanje je tehnika, ki se uporablja v industriji za nanašanje tanke prevleke na določen del konstrukcije, izdelane iz ciljnega materiala, in za dodajanje določenih lastnosti njegovi površini. Tankoplastne prevleke se uporabljajo za spreminjanje optičnih lastnosti stekla, korozivnih lastnosti kovin in električnih lastnosti polprevodnikov. Uporablja se več tehnik nanašanja, običajno za dodajanje atomov ali molekul, enega sloja naenkrat, širokemu naboru materialov, ki nimajo bistvenih površinskih lastnosti, ki jih zagotavljajo tanki premazi. Vsak dizajn, za katerega je potreben premaz z minimalno prostornino in težo, ima lahko koristi od nanašanja tankega filma, ki izpostavi ciljni material okolju tekočine, plina ali plazme, ki je pod napetostjo.

Prve surove kovinske prevleke so bile uporabljene v prvem tisočletju za izboljšanje odbojnih lastnosti stekla za ogledala. V 1600. stoletju so beneški steklarji razvili bolj izpopolnjene tehnike premazovanja. Šele v 1800-ih niso obstajale natančne metode nanašanja tankih premazov, kot sta galvanizacija in vakuumsko nanašanje.

Galvanizacija je oblika kemičnega nanašanja, pri kateri je del, ki ga je treba premazati, pritrjen na elektrodo in potopljen v prevodno raztopino kovinskih ionov. Ko skozi raztopino teče tok, se ioni potegnejo na površino dela, da počasi ustvarijo tanko plast kovine. Poltrdne raztopine, imenovane sol-geli, so drugo sredstvo za kemično nanašanje tankih filmov. Dokler so delci prevleke dovolj majhni, bodo ostali v suspenziji v gelu dovolj dolgo, da se organizirajo v plasti in zagotovijo enakomeren premaz, ko se tekoča frakcija odstrani v fazi sušenja.

Parno nanašanje je tehnika za ustvarjanje tankoslojnega nanašanja, pri kateri je del prevlečen v energiziranem plinu ali plazmi, običajno v delnem vakuumu. V vakuumski komori se atomi in molekule enakomerno porazdelijo in ustvarijo prevleko dosledne čistosti in debeline. Nasprotno pa se pri kemičnem nanašanju hlapov del postavi v reakcijsko komoro, ki jo zaseda prevleka v plinasti obliki. Plin reagira s ciljnim materialom, da ustvari želeno debelino prevleke. Pri plazemskem nanašanju se prevlečni plin pregreje v ionsko obliko, ki nato reagira z atomsko površino dela, običajno pri povišanih tlakih.

Pri nanašanju z razprševanjem se vir čistega materiala prevleke v trdni obliki napaja s toploto ali bombardiranjem z elektroni. Nekateri atomi trdnega vira se sprostijo in so enakomerno suspendirani okoli površine dela v inertnem plinu, kot je argon. Ta vrsta tankoslojnega nanašanja je uporabna pri opazovanju finih značilnosti na majhnih delih, ki so z brizganjem prevlečenih z zlatom in opazovani z elektronskim mikroskopom. Pri prevleki dela za kasnejšo študijo se atomi zlata odmaknejo iz trdnega vira nad delom in padejo na njegovo površino skozi komoro, napolnjeno s plinom argonom.

Uporaba tankoplastnega nanašanja je raznolika in se širi. Optični premazi na lečah in ploščnem steklu lahko izboljšajo lastnosti prenosa, loma in odboja, pri čemer proizvajajo ultravijolične (UV) filtre v dioptrijah in antirefleksno steklo za uokvirjene fotografije. Industrija polprevodnikov uporablja tanke prevleke za zagotavljanje izboljšane prevodnosti ali izolacije za materiale, kot so silikonske rezine. Keramične tanke folije so protikorozijske, trde in izolacijske; čeprav so krhki pri nizkih temperaturah, so bili uspešno uporabljeni v senzorjih, integriranih vezjih in bolj zapletenih zasnovah. Tanke filme je mogoče odložiti, da tvorijo ultra majhne “inteligentne” strukture, kot so baterije, sončne celice, sistemi za dostavo zdravil in celo kvantni računalniki.