पातळ फिल्म डिपॉझिशन तंत्रज्ञानाचे जवळून निरीक्षण

पातळ चित्रपट संशोधकांचे लक्ष वेधून घेतात.हा लेख त्यांच्या ऍप्लिकेशन्स, व्हेरिएबल डिपॉझिशन पद्धती आणि भविष्यातील वापरांवर वर्तमान आणि अधिक सखोल संशोधन सादर करतो.
"फिल्म" ही द्विमितीय (2D) सामग्रीसाठी एक सापेक्ष संज्ञा आहे जी त्याच्या सब्सट्रेटपेक्षा खूपच पातळ आहे, मग ती सब्सट्रेट झाकण्यासाठी किंवा दोन पृष्ठभागांदरम्यान सँडविच करण्याचा हेतू असेल.सध्याच्या औद्योगिक अनुप्रयोगांमध्ये, या पातळ फिल्म्सची जाडी सामान्यत: सब-नॅनोमीटर (nm) अणू परिमाण (म्हणजे <1 nm) पासून अनेक मायक्रोमीटर (μm) पर्यंत असते.सिंगल-लेयर ग्राफीनची जाडी एका कार्बन अणूची असते (म्हणजे ~0.335 एनएम).
प्रागैतिहासिक काळात चित्रपटांचा वापर सजावटीच्या आणि चित्रात्मक हेतूंसाठी केला जात असे.आज, लक्झरी वस्तू आणि दागदागिने कांस्य, चांदी, सोने आणि प्लॅटिनम सारख्या मौल्यवान धातूंच्या पातळ फिल्मने लेपित आहेत.
फिल्म्सचा सर्वात सामान्य वापर म्हणजे पृष्ठभागांना घर्षण, प्रभाव, ओरखडे, धूप आणि ओरखडे यांच्यापासून भौतिक संरक्षण.डायमंड-सदृश कार्बन (DLC) आणि MoSi2 थरांचा वापर ऑटोमोटिव्ह इंजिनला पोशाख आणि यांत्रिक हलणाऱ्या भागांमधील घर्षणामुळे होणार्‍या उच्च तापमानाच्या गंजपासून संरक्षण करण्यासाठी केला जातो.
ऑक्सिडेशन किंवा आर्द्रतेमुळे हायड्रेशन असो, पर्यावरणापासून प्रतिक्रियाशील पृष्ठभागांचे संरक्षण करण्यासाठी पातळ फिल्म्स देखील वापरल्या जातात.सेमीकंडक्टर उपकरणे, डायलेक्ट्रिक फिल्म विभाजक, पातळ फिल्म इलेक्ट्रोड आणि इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंटरफेरन्स (EMI) या क्षेत्रांमध्ये शील्डिंग कंडक्टिव फिल्म्सकडे जास्त लक्ष दिले गेले आहे.विशेषतः, मेटल ऑक्साईड फील्ड इफेक्ट ट्रान्झिस्टर (MOSFETs) मध्ये रासायनिक आणि थर्मली स्थिर डायलेक्ट्रिक फिल्म्स असतात जसे की SiO2, आणि पूरक मेटल ऑक्साईड सेमीकंडक्टर (CMOS) मध्ये प्रवाहकीय तांबे फिल्म्स असतात.
थिन-फिल्म इलेक्ट्रोड्स सुपरकॅपेसिटरच्या व्हॉल्यूममध्ये ऊर्जा घनतेचे गुणोत्तर अनेक पटींनी वाढवतात.याव्यतिरिक्त, धातूच्या पातळ फिल्म्स आणि सध्या MXenes (ट्रान्झिशन मेटल कार्बाइड्स, नायट्राइड्स किंवा कार्बोनिट्राइड्स) पेरोव्स्काइट सिरॅमिक पातळ फिल्म्स इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक हस्तक्षेपापासून इलेक्ट्रॉनिक घटकांचे संरक्षण करण्यासाठी मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात.
पीव्हीडीमध्ये, लक्ष्य सामग्रीचे वाष्पीकरण केले जाते आणि सब्सट्रेट असलेल्या व्हॅक्यूम चेंबरमध्ये हस्तांतरित केले जाते.फक्त कंडेन्सेशनमुळे सब्सट्रेटच्या पृष्ठभागावर वाफ जमा होऊ लागतात.व्हॅक्यूम वाष्प रेणू आणि अवशिष्ट वायू रेणूंमधील अशुद्धता आणि टक्कर यांचे मिश्रण प्रतिबंधित करते.
वाफेमध्ये येणारा गोंधळ, तापमान ग्रेडियंट, वाफेचा प्रवाह दर आणि लक्ष्य सामग्रीची सुप्त उष्णता चित्रपटाची एकरूपता आणि प्रक्रिया वेळ ठरवण्यात महत्त्वाची भूमिका बजावते.बाष्पीभवन पद्धतींमध्ये प्रतिरोधक हीटिंग, इलेक्ट्रॉन बीम हीटिंग आणि अगदी अलीकडे, आण्विक बीम एपिटॅक्सीचा समावेश होतो.
पारंपारिक PVD चे तोटे म्हणजे उच्च वितळण्याच्या बिंदूच्या सामग्रीचे वाष्पीकरण करण्यास असमर्थता आणि बाष्पीभवन-संक्षेपण प्रक्रियेमुळे जमा केलेल्या सामग्रीमध्ये संरचनात्मक बदल.मॅग्नेट्रॉन स्पटरिंग हे पुढच्या पिढीचे भौतिक निक्षेप तंत्र आहे जे या समस्यांचे निराकरण करते.मॅग्नेट्रॉन स्पटरिंगमध्ये, मॅग्नेट्रॉनद्वारे व्युत्पन्न केलेल्या चुंबकीय क्षेत्राद्वारे ऊर्जावान सकारात्मक आयनांचा भडिमार करून लक्ष्य रेणू बाहेर काढले जातात (स्पटर केलेले).
आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक, ऑप्टिकल, मेकॅनिकल, फोटोनिक, थर्मल आणि चुंबकीय उपकरणांमध्ये आणि अगदी सजावटीच्या वस्तूंमध्ये पातळ फिल्म्स त्यांच्या अष्टपैलुत्व, कॉम्पॅक्टनेस आणि कार्यात्मक गुणधर्मांमुळे एक विशेष स्थान व्यापतात.PVD आणि CVD या काही नॅनोमीटरपासून काही मायक्रोमीटरपर्यंत जाडीच्या पातळ फिल्म्स तयार करण्यासाठी सर्वात सामान्यपणे वापरल्या जाणार्‍या बाष्प जमा करण्याच्या पद्धती आहेत.
जमा केलेल्या चित्रपटाची अंतिम रूपरेषा त्याच्या कार्यक्षमतेवर आणि कार्यक्षमतेवर परिणाम करते.तथापि, उपलब्ध प्रक्रिया इनपुट, निवडलेले लक्ष्य सामग्री आणि सब्सट्रेट गुणधर्मांवर आधारित पातळ फिल्म गुणधर्मांचा अचूकपणे अंदाज लावण्यासाठी पातळ फिल्म बाष्पीभवन तंत्रांना पुढील संशोधन आवश्यक आहे.
जागतिक सेमीकंडक्टर बाजार एक रोमांचक काळात प्रवेश केला आहे.चिप तंत्रज्ञानाच्या मागणीने उद्योगाच्या विकासाला चालना दिली आहे आणि मंदावली आहे आणि सध्याची चिपची कमतरता काही काळ कायम राहण्याची अपेक्षा आहे.हे चालू राहिल्याने सध्याचे ट्रेंड उद्योगाचे भविष्य घडवण्याची शक्यता आहे
ग्राफीन-आधारित बॅटरी आणि सॉलिड-स्टेट बॅटरीमधील मुख्य फरक म्हणजे इलेक्ट्रोडची रचना.कॅथोड्समध्ये अनेकदा बदल केले जात असले तरी, कार्बनचे ऍलोट्रोप देखील एनोड बनवण्यासाठी वापरले जाऊ शकतात.
अलिकडच्या वर्षांत, इंटरनेट ऑफ थिंग्ज जवळजवळ सर्व क्षेत्रांमध्ये वेगाने लागू केले गेले आहे, परंतु इलेक्ट्रिक वाहन उद्योगात ते विशेषतः महत्वाचे आहे.