Ce este depunerea de film subțire?

Depunerea de peliculă subțire este o tehnică folosită în industrie pentru a aplica un strat subțire pe o anumită parte de proiectare realizată dintr-un material țintă și pentru a infuza suprafața acesteia cu anumite proprietăți. Acoperirile cu peliculă subțire sunt aplicate pentru a modifica proprietățile optice ale sticlei, proprietățile corozive ale metalelor și proprietățile electrice ale semiconductorilor. Sunt folosite mai multe tehnici de depunere, de obicei pentru a adăuga atomi sau molecule, câte un strat, la o gamă largă de materiale cărora le lipsesc proprietățile esențiale de suprafață pe care le oferă acoperirile subțiri. Orice proiectare pentru care este necesară o acoperire cu volum și greutate minime poate beneficia de depunerea unui film subțire care expune materialul țintă la un mediu energizat de lichid, gaz sau plasmă.

Primele acoperiri de metal brut au fost folosite în primul mileniu pentru a îmbunătăți proprietățile reflectorizante ale sticlei pentru oglinzi. Anii 1600 au văzut dezvoltarea unor tehnici de acoperire mai rafinate de către producătorii de sticlă venețiene. Abia în anii 1800 au existat metode de precizie de aplicare a straturilor subțiri, cum ar fi galvanizarea și depunerea în vid.

Galvanizarea este o formă de depunere chimică în care piesa de acoperit este atașată de un electrod și scufundată într-o soluție conductivă de ioni metalici. Pe măsură ce un curent trece prin soluție, ionii sunt atrași pe suprafața unei piese pentru a crea încet un strat subțire de metal. Soluțiile semisolide numite sol-geluri sunt un alt mijloc de depunere chimică a peliculelor subțiri. Atâta timp cât particulele de acoperire sunt suficient de mici, ele vor rămâne în suspensie în gel suficient de mult pentru a se organiza în straturi și pentru a asigura o acoperire uniformă atunci când fracțiunea lichidă este îndepărtată într-o fază de uscare.

Depunerea de vapori este o tehnică pentru crearea depunerii de peliculă subțire în care o parte este acoperită cu un gaz sau plasmă energizată, de obicei într-un vid parțial. În camera de vid, atomii și moleculele se răspândesc uniform și creează o acoperire de puritate și grosime constantă. În schimb, în ​​cazul depunerii chimice în vapori, piesa este plasată într-o cameră de reacție ocupată de acoperire sub formă gazoasă. Gazul reacţionează cu materialul ţintă pentru a crea grosimea dorită de acoperire. În depunerea cu plasmă, gazul de acoperire este supraîncălzit într-o formă ionică care reacţionează apoi cu suprafaţa atomică a piesei, de obicei la presiuni ridicate.

În depunerea prin pulverizare, o sursă de material de acoperire pur în formă solidă este energizată prin căldură sau bombardament cu electroni. Unii dintre atomii sursei solide se desprind și sunt suspendați uniform în jurul suprafeței piesei într-un gaz inert, cum ar fi argonul. Acest tip de depunere de peliculă subțire este utilă pentru vizualizarea trăsăturilor fine pe părțile mici care sunt acoperite cu aur prin pulverizare și observate printr-un microscop electronic. În acoperirea piesei pentru studii ulterioare, atomii de aur sunt dislocați dintr-o sursă solidă deasupra piesei și cad pe suprafața acesteia printr-o cameră umplută cu gaz argon.

Aplicațiile depunerii de pelicule subțiri sunt diverse și s-au extins. Acoperirile optice de pe lentile și placa de sticlă pot îmbunătăți proprietățile de transmisie, refracție și reflexie, producând filtre ultraviolete (UV) în ochelarii prescripți și sticlă antireflex pentru fotografiile înrămate. Industria semiconductoarelor folosește acoperiri subțiri pentru a oferi o conductanță sau izolație îmbunătățită pentru materiale precum plăcile de siliciu. Filmele ceramice subțiri sunt anticorozive, dure și izolante; deși fragile la temperaturi scăzute, acestea au fost utilizate cu succes în senzori, circuite integrate și proiecte mai complexe. Filmele subțiri pot fi depuse pentru a forma structuri „inteligente” ultra mici, cum ar fi baterii, celule solare, sisteme de livrare a medicamentelor și chiar computere cuantice.