تفاوت میان نسخه‌های «لایه نازک»

۱۱ بایت اضافه‌شده ،  ۱ ماه پیش
بدون خلاصه ویرایش
برچسب‌ها: متن دارای ویکی‌متن نامتناظر ویرایش‌گر دیداری
 
نمونه هایی از رسوب فیزیکی عبارتند از: تبخیر حرارتی که از بخاری با مقاومت الکتریکی برای ذوب مواد استفاده می‌کند و فشار بخار آن را تا حد مفیدی بالا می‌برد. این کار در خلأ بالا انجام می‌شود، هم برای این که بخار بتواند بدون واکنش با یا [[پراکندگی]] از سایر اتم‌های فاز گازی در محفظه به بستر برسد و هم برای اینکه میزان ترکیب ناخالصی‌های حاصل از گاز باقیمانده در محفظه خلأ را کاهش دهند. بدیهی است فقط موادی با [[فشار بخار]] بسیار بالاتر از [[المنت گرمایی]] بخاری می‌توانند بدون آلوده کردن لایه رسوب داده شوند. [[برآرایی پرتو-مولکولی|اپیتکسی پرتو مولکولی]] نوع خاص و پیچیده‌ای از تبخیر حرارتی است.
 
در روش [[رسوب بخار فیزیکی پرتو الکترون|تبخیر پرتوی الکترونی]] پرتویی پرانرژی از یک [[تفنگ الکترونی]] شلیک می‌گردد تا یک نقطه کوچک ماده را به نقطه جوش برساند؛ از آنجایی که گرمایش یکنواخت نیست می‌توان مواد با [[فشار بخار]] پایین تر را رسوب داد. باریکه معمولاً با زاویه 270۲۷۰ درجه خم می‌شود تا اطمینان حاصل شود که فیلامان تفنگ مستقیماً در معرض شار تبخیر قرار ندارد. آهنگ رسوب معمولی برای تبخیر پرتوی الکترونی از 1۱ تا 10۱۰ نانومتر بر ثانیه است.
 
در [[برآرایی پرتو-مولکولی|اپیتاکسی پرتوی مولکولی]] (MBE) جریانهای کند یک عنصر می‌توانند به سمت بستر (زیرلایه) هدایت شوند به طوری که یک لایه اتمی از مواد در یک زمان رسوب کنند. ترکیباتی مانند [[گالیم آرسنید]] معمولاً با اعمال مکرر یک لایه از یک عنصر (یعنی [[گالیم]])، سپس یک لایه از عنصر دیگر (یعنی [[آرسنیک]]) رسوب داده می‌شوند به طوری که فرایند شیمیایی و در عین حال فیزیکی باشد؛ این فرایند همچنین به عنوان رسوب لایه اتمی شناخته می‌شود. اگر پیش ماده‌های مورد استفاده آلی باشند، به این روش رسوب لایه مولکولی گفته می‌شود. پرتوی ماده مورد نظر می‌تواند به روش فیزیکی (یعنی توسط [[کوره]]) یا با یک واکنش شیمیایی ( epitaxy پرتو شیمیایی) تولید شود.
سیستم‌های رسوب لیزر پالسی توسط یک فرایند [[کند و سوز|فرسایش]] کار می‌کنند. پالسهای [[لیزر]] متمرکز سطح هدف را تبخیر کرده و آن را به پلاسما تبدیل می‌نمایند؛ این پلاسما معمولاً قبل از رسیدن به بستر دوباره به گاز تبدیل می‌گردد.<ref>{{Cite journal|last=Rashidian Vaziri|first=M. R.|last2=Hajiesmaeilbaigi|first2=F.|last3=Maleki|first3=M. H.|date=2011-08-24|title=Monte Carlo simulation of the subsurface growth mode during pulsed laser deposition|journal=Journal of Applied Physics|volume=110|issue=4|pages=043304|bibcode=2011JAP...110d3304R|doi=10.1063/1.3624768}}</ref>
 
رسوب قوس کاتدیک (arc-PVD) که نوعی رسوب پرتو یونی است که در آن یک قوس الکتریکی ایجاد می‌شود که به معنای واقعی کلمه یون‌ها را با انفجار از کاتد جدا می‌نماید. این جرقه دارای [[تجمع قدرت، تراکم قدرت|چگالی توان]] فوق العاده بالایی است که منجر به سطح بالایی از [[یونش]] (30۱۰۰٪-100٪۳۰) به علاوه ی یون‌های شارژ شده، ذرات خنثی، خوشه‌ها و ذرات بزرگ (قطرات) می‌گردد. اگر یک گاز واکنش پذیر در طی فرایند تبخیر وارد شود، در طول برهمکنش با [[شار]] یونی، [[تفکیک (شیمی)|تفکیک]]، [[یونش|یونیزاسیون]] و [[حالت برانگیخته|برانگیختگی]] می‌توانند رخ دهند و یک لایه ترکیبی رسوب داده شود.
 
رسوب [[الکترو هیدرودینامیک|الکترو هیدروودینامیکی]] (رسوب با الکترواسپری) یک فرایند نسبتاً جدید رسوب لایه نازک است. مایع موردنظر برای رسوب گذاری به صورت محلول نانوذره یا یک محلول ساده به یک نازل مویین کوچک (معمولاً فلزی) که به ولتاژ بالا متصل است، تزریق می‌شود. بستری که لایه باید روی آن رسوب داده شود به زمین اتصال دارد. به دلیل تأثیر میدان الکتریکی، زمانی که مایع از [[نازل]] بیرون می‌آید شکل مخروطی (مخروط تیلور) به خود می‌گیرد و در رأس مخروط جت نازکی ظهور می‌کند که به سبب محدودیت بار ریلی به قطرات بسیار ریز و کوچک با بار مثبت تجزیه می‌گردد. قطرات کوچکتر و کوچکتر می‌شوند و در نهایت به عنوان یک لایه نازک یکنواخت روی بستر قرار می‌گیرند.
 
=== روکش‌های تزئینی ===
استفاده از لایه‌های نازک برای روکش‌های تزئینی احتمالاً نماینده قدیمی ترین کاربرد آنها است. این کاربردها شامل برگهای نازک طلایی با ضخامت حدود 100&nbsp;nm۱۰۰ نانومتر می‌شوند که بیش از 5000۵۰۰۰ سال پیش در هند باستان مورد استفاده قرار می‌گرفتند. همچنین ممکن است به عنوان هر شکلی از نقاشی شناخته شود، اگرچه این نوع اثر عموماً به عنوان یک هنر دستی در نظر گرفته می‌شود تا مهندسی یا یک رشته علمی. امروزه لایه‌های نازک با ضخامت متغیر و [[ضریب شکست]] بالا مانند [[تیتانیوم دی‌اکسید|دی اکسید تیتانیوم]] اغلب برای روکش‌های تزئینی بر روی شیشه استفاده می‌شود که به عنوان مثال باعث ایجاد ظاهری به رنگ رنگین کمانی مانند لکه روغن روی آب می‌گردد. علاوه بر این، سطوح غیرشفافی که با طلا رنگ شده اند ممکن است با کند و پاش طلا یا [[تیتانیوم نیترید|نیترید تیتانیوم]] تهیه شوند.
 
=== روکش‌های نوری (اپتیکی) ===
 
=== روکش‌های محافظ ===
لایه‌های نازک اغلب برای محافظت از قطعه مورد نظر زیرین در برابر تأثیرات خارجی رسوب داده می‌شوند. این محافظت ممکن است با به حداقل رساندن تماس با محیط بیرونی انجام گردد تا انتشار (دیفیوژن) از محیط به قطعه کار یا برعکس گاهش یابد. به عنوان مثال، بطری‌های پلاستیکی لیموناد غالباً توسط لایه‌های ضد انتشار روکش می‌شوند تا از پخش و تجزیه CO <sub>2 جلوگیری کنند</sub> که تحت فشار زیاد وارد نوشیدنی می‌شود. نمونه دیگر توسط لایه‌های نازک [[تیتانیوم نیترید|TiN]] در [[مدار مجتمع|تراشه‌های میکروالکترونیکی]] است که خطوط آلومینیومی رسانا را به صورت الکتریکی از عایق تعبیه شده SiO <sub>2 جدا می‌کنند</sub> جدا می‌کنند تا مانع تشکیل Al <sub>2</sub> O <sub>3 گردد</sub> گردد. اغلب، لایه‌های نازک به عنوان محافظ در برابر [[سایشی (مکانیکی)|سایش]] بین قطعات مکانیکی متحرک عمل می‌کنند. به عنوان نمونه هایی از این کاربرد می‌توان به استفاده از لایه‌های کربن الماس-مانند (DLC) در موتور اتومبیل‌ها یا لایه‌های نازک ساخته شده از [[نانوکامپوزیت]]<nowiki/>‌ها اشاره کرد.
 
=== روکش‌های الکتریکی ===
[[پرونده:MxSnake.png|چپ|بندانگشتی|لایه فلزی با ساختار جانبی در یک مدار مجتمع <ref name="SCT20102">{{Cite journal|last=Birkholz|first=M.|last2=Ehwald|first2=K.-E.|last3=Wolansky|first3=D.|last4=Costina|first4=I.|last5=Baristiran-Kaynak|first5=C.|last6=Fröhlich|first6=M.|last7=Beyer|first7=H.|last8=Kapp|first8=A.|last9=Lisdat|first9=F.|date=2010-03-15|title=Corrosion-resistant metal layers from a CMOS process for bioelectronic applications|journal=Surface and Coatings Technology|volume=204|issue=12–13|pages=2055–2059|doi=10.1016/j.surfcoat.2009.09.075|issn=0257-8972}}</ref>]]
لایه‌های نازک از عناصر فلزی مانند مس، آلومینیوم، طلا یا نقره و غیره و آلیاژهای آنها کاربردهای بی شماری در دستگاههای الکتریکی یافته اند. به دلیل [[مقاومت ویژه و رسانندگی الکتریکی|هدایت الکتریکی]] بالایشان قادرند جریانهای الکتریکی را عبور دهند یا ولتاژ را تغذیه کنند. لایه‌های فلزی نازک در سیستم‌های الکتریکی معمولی استفاده می‌گردند، مثلاً به عنوان لایه‌های مس روی [[برد مدار چاپی]]، یا به عنوان اتصال به زمین بیرونی در [[کابل کواکسیال|کابل‌های کواکسیال]] و اشکال مختلف دیگر مانند سنسورها و غیره.<ref>{{Cite book|last=Korotcenkov|first=Ghenadii|date=2013-09-18|chapter=Thin metal films|title=Handbook of Gas Sensor Materials: Properties, Advantages and Shortcomings for Applications|series=Integrated Analytical Systems|chapterurl=|location=|publisher=Springer|pages=153–166|isbn=978-1461471646|authorlink=}}</ref> یک زمینه اصلی کاربرد آنها به استفاده در [[مدار مجتمع|مدارهای یکپارچه]] تبدیل شده است، جایی که شبکه الکتریکی بین دستگاههای فعال و منفعل مانند [[ترانزیستور]]ها و خازنها و غیره از لایه‌های نازک Alآلومینیوم یا مس ساخته شده است. این لایه‌ها ضخامت هایی در محدوده چند صد نانومتر تا چند میکرومتر را شامل می‌شوند و آنها اغلب به منظور جلوگیری از یک واکنش شیمیایی با دی الکتریک اطراف مانند SiO <sub>2</sub> در میان چند لایه نازک نانومتری [[تیتانیوم نیترید|نیتریت تیتانیوم]] قرار داده می‌شوند. شکل بالا یک میکروگراف از یک ساختار عمودی فلزی TiN/Al/TiN که در یک تراشه میکروالکترونیک ساخته شده است، نشان می‌دهد.<ref name="SCT20102"/>
 
=== سلول‌های فتوولتائیک لایه نازک ===
 
=== باتری‌های لایه نازک ===
از فناوری چاپ لایه نازک برای اعمال [[باتری لیتیم پلیمر|پلیمرهای لیتیوم]] حالت جامد بر بسترهای مختلف استفاده می‌شود تا باتری‌های منحصر به فردی برای کاربردهای تخصصی ایجاد شوند. باتریهایباتری‌های لایه نازک می‌توانند مستقیماً روی تراشه‌ها یا بسته‌های تراشه به هر شکل و اندازه‌ای رسوب داده شوند. باتری‌های قابل انعطاف را می‌توان با چاپ روی پلاستیک، فویل نازک فلزی یا کاغذ ساخت.<ref>{{Cite web|url=https://www.mpoweruk.com/cell_construction.htm#flexible|title=Cell Mechanical Construction - Thin Film Batteries|last=<!--Not stated-->|date=|website=mpoweruk.com|publisher=Woodbank Communications Ltd|accessdate=2019-10-03|quote=}}</ref>
 
== منابع ==