Zázrak v oblasti funkčných materiálov
AkodiamantAplikácia zahŕňa širokú škálu technológií a je veľmi náročná. Vyžaduje si kooperatívny výskum v rôznych oblastiach, aby sa dosiahol v relatívne krátkom čase. V budúcnosti je potrebné neustále vyvíjať a zdokonaľovať technológiu rastu diamantov metódou CVD a skúmať jej využitie.CVD diamantfilm v akustike, optike a elektrine. Stane sa novým materiálom pre high-tech rozvoj v 21. storočí. Aplikácia CVD sa môže použiť pre technické aj funkčné materiály. Nasleduje len úvod do jej funkčných aplikácií.
Čo je funkčný materiál? Funkčné materiály označujú rôzne materiály s fyzikálnymi a chemickými funkciami, ako je svetlo, elektrina, magnetizmus, zvuk a teplo, používané v priemysle a technológii, vrátane elektrických funkčných materiálov, magnetických funkčných materiálov, optických funkčných materiálov, supravodivých materiálov, biomedicínskych materiálov, funkčných membrán atď.
Čo je to funkčná membrána? Aké sú jej vlastnosti? Funkčná membrána označuje tenkovrstvový materiál s fyzikálnymi vlastnosťami, ako je svetlo, magnetizmus, elektrická filtrácia, adsorpcia, a chemickými vlastnosťami, ako je katalýza a reakcia.
Charakteristiky tenkovrstvových materiálov: Tenkovrstvové materiály sú typické dvojrozmerné materiály, to znamená, že sú veľké v dvoch mierkach a malé v tretej mierke. V porovnaní s bežne používanými trojrozmernými sypkými materiálmi majú mnoho charakteristík, čo sa týka výkonu a štruktúry. Najväčšou vlastnosťou je, že niektoré vlastnosti funkčných filmov je možné dosiahnuť špeciálnymi metódami prípravy tenkých vrstiev počas prípravy. Preto sa tenkovrstvové funkčné materiály stali horúcou témou pozornosti a výskumu.
Akodvojrozmerný materiálNajdôležitejšou vlastnosťou tenkovrstvových materiálov je tzv. rozmerová vlastnosť, ktorú možno použiť na miniaturizáciu a integráciu rôznych komponentov. Na tomto bode je založených mnoho použití tenkovrstvových materiálov, z ktorých najtypickejšie je použitie v integrovaných obvodoch a na zvýšenie hustoty úložiska komponentov počítačového úložiska.
Vzhľadom na malú veľkosť je relatívny podiel povrchu a rozhrania v tenkovrstvovom materiáli relatívne veľký a vlastnosti, ktoré povrch vykazuje, sú mimoriadne výrazné. S povrchovým rozhraním súvisí celý rad fyzikálnych efektov:
(1) Selektívny prenos a odraz spôsobený efektom interferencie svetla;
(2) Neelastický rozptyl spôsobený zrážkou medzi elektrónmi a povrchom spôsobuje zmeny vodivosti, Hallovho koeficientu, vplyvu magnetického poľa prúdu atď.;
(3) Pretože hrúbka filmu je oveľa menšia ako stredná voľná dráha elektrónov a je blízka Drobyiho vlnovej dĺžke elektrónov, elektróny pohybujúce sa tam a späť medzi dvoma povrchmi filmu budú interferovať a energia súvisiaca s vertikálnym pohybom povrchu bude mať diskrétne hodnoty, čo ovplyvní transport elektrónov;
(4) Na povrchu sú atómy periodicky prerušované a hladina povrchovej energie a počet generovaných povrchových stavov sú rádovo rovnaké ako počet povrchových atómov, čo bude mať veľký vplyv na materiály s malým počtom nosičov náboja, ako sú polovodiče;
(5) Počet susedných atómov povrchových magnetických atómov sa znižuje, čo spôsobuje zvýšenie magnetického momentu povrchových atómov;
(6) Anizotropia tenkovrstvových materiálov atď.
Keďže výkonnosť tenkovrstvových materiálov je ovplyvnená procesom prípravy, väčšina z nich sa počas procesu prípravy nachádza v nerovnovážnom stave. Preto sa zloženie a štruktúra tenkovrstvových materiálov môže meniť v širokom rozsahu bez toho, aby boli obmedzené rovnovážnym stavom. Ľudia tak môžu pripraviť mnoho materiálov, ktoré je ťažké dosiahnuť sypkými materiálmi, a získať nové vlastnosti. Toto je dôležitá vlastnosť tenkovrstvových materiálov a dôležitý dôvod, prečo tenkovrstvové materiály priťahujú pozornosť ľudí. Či už sa použijú chemické alebo fyzikálne metódy, je možné získať navrhnutý tenký film.