Kas yra plonos plėvelės nusodinimas?

Plonosios plėvelės nusodinimas yra pramonėje taikomas būdas plona danga padengti tam tikrą dizaino dalį, pagamintą iš tikslinės medžiagos, ir suteikti jos paviršiui tam tikrų savybių. Plonos plėvelės dangos naudojamos stiklo optinėms savybėms, metalų korozijai ir puslaidininkių elektrinėms savybėms pakeisti. Naudojami keli nusodinimo būdai, paprastai norint pridėti atomų arba molekulių po vieną sluoksnį į daugybę medžiagų, kurioms trūksta esminių paviršiaus savybių, kurias suteikia plonos dangos. Bet kokia konstrukcija, kuriai reikalinga minimalaus tūrio ir svorio danga, gali būti naudingas plonos plėvelės nusodinimas, dėl kurio tikslinė medžiaga patenka į įtampą turinčią skysčio, dujų ar plazmos aplinką.

Pirmosios neapdoroto metalo dangos buvo panaudotos pirmajame tūkstantmetyje, siekiant pagerinti veidrodžių stiklo atspindinčias savybes. 1600-aisiais Venecijos stiklo gamintojai sukūrė tobulesnes dengimo technologijas. Tik 1800-aisiais egzistavo tikslūs plonų dangų dengimo metodai, tokie kaip galvanizavimas ir vakuuminis nusodinimas.

Galvanizavimas – tai cheminio nusodinimo forma, kai dengiama dalis pritvirtinama prie elektrodo ir panardinama į laidų metalo jonų tirpalą. Kai per tirpalą teka srovė, jonai traukiami į dalies paviršių, kad lėtai susidarytų plonas metalo sluoksnis. Pusiau kieti tirpalai, vadinami sol-geliais, yra dar viena plonų plėvelių cheminio nusodinimo priemonė. Kol dangos dalelės yra pakankamai mažos, jos išliks suspensijoje gelyje pakankamai ilgai, kad susiskirstytų į sluoksnius ir sudarytų tolygią dangą, kai skystoji frakcija pašalinama džiovinimo fazėje.

Garų nusodinimas yra plonos plėvelės nusodinimo metodas, kai dalis padengiama dujomis arba plazma, į kurią įeina energija, dažniausiai esant daliniam vakuumui. Vakuuminėje kameroje atomai ir molekulės pasiskirsto tolygiai ir sukuria vienodo grynumo bei storio dangą. Priešingai, naudojant cheminį nusodinimą garais, dalis dedama į reakcijos kamerą, kurią užima dujinės formos danga. Dujos reaguoja su tiksline medžiaga ir sukuria norimą dangos storį. Plazminio nusodinimo metu dangos dujos perkaitinamos į joninę formą, kuri tada reaguoja su dalies atominiu paviršiumi, paprastai esant padidintam slėgiui.

Atliekant dulkinamąjį nusodinimą, grynos kietos dangos medžiagos šaltinis yra maitinamas šiluma arba elektronų bombardavimu. Kai kurie kietojo šaltinio atomai atsilaisvina ir tolygiai pakimba aplink dalies paviršių inertinėse dujose, pavyzdžiui, argone. Šio tipo plonos plėvelės nusodinimas yra naudingas norint apžiūrėti smulkias detales, kurios yra padengtos auksu ir stebimos per elektroninį mikroskopą. Dengiant detalę, skirtą vėlesniam tyrimui, aukso atomai išstumiami iš kieto šaltinio virš detalės ir patenka į jos paviršių per kamerą, užpildytą argono dujomis.

Plonos plėvelės nusodinimo taikymas yra įvairus ir plečiasi. Optinės lęšių ir plokštelinio stiklo dangos gali pagerinti pralaidumo, lūžio ir atspindžio savybes, sukurdamos ultravioletinius (UV) filtrus receptiniuose akiniuose ir antirefleksinį stiklą įrėmintoms nuotraukoms. Puslaidininkių pramonėje naudojamos plonos dangos, kad pagerintų medžiagų, tokių kaip silicio plokštelės, laidumą arba izoliaciją. Keraminės plonos plėvelės yra antikorozinės, kietos ir izoliuojančios; nors ir trapūs žemoje temperatūroje, jie sėkmingai naudojami jutikliuose, integruotose grandinėse ir sudėtingesnėse konstrukcijose. Galima nusodinti plonas plėveles, kad susidarytų itin mažos „protingos“ struktūros, tokios kaip baterijos, saulės elementai, vaistų tiekimo sistemos ir net kvantiniai kompiuteriai.