Zázrak v oblasti funkčních materiálů
JakodiamantJeho aplikace zahrnuje širokou škálu technologií a je velmi obtížná. Vyžaduje kooperativní výzkum v různých oblastech, aby byl realizován v relativně krátkém časovém období. V budoucnu je nutné neustále vyvíjet a zdokonalovat technologii růstu diamantů metodou CVD a zkoumat aplikace...CVD diamantfilm v akustice, optice a elektřině. Stane se novým materiálem pro high-tech rozvoj v 21. století. Aplikace CVD lze použít jak pro technické materiály, tak pro funkční materiály. Následuje pouze úvod do jeho funkčních aplikací.
Co je funkční materiál? Funkční materiály označují různé materiály s fyzikálními a chemickými funkcemi, jako je světlo, elektřina, magnetismus, zvuk a teplo, používané v průmyslu a technologii, včetně elektrických funkčních materiálů, magnetických funkčních materiálů, optických funkčních materiálů, supravodivých materiálů, biomedicínských materiálů, funkčních membrán atd.
Co je to funkční membrána? Jaké jsou její vlastnosti? Funkční membrána označuje tenkovrstvý materiál s fyzikálními vlastnostmi, jako je světlo, magnetismus, elektrická filtrace, adsorpce, a chemickými vlastnostmi, jako je katalýza a reakce.
Charakteristika tenkovrstvých materiálů: Tenkovrstvé materiály jsou typické dvourozměrné materiály, tj. jsou velké ve dvou měřítkách a malé ve třetím měřítku. Ve srovnání s běžně používanými trojrozměrnými sypkými materiály mají mnoho charakteristik, co se týče výkonu a struktury. Největší výhodou je, že některých vlastností funkčních filmů lze dosáhnout speciálními metodami přípravy tenkých filmů během jejich přípravy. Proto se tenkovrstvé funkční materiály staly žhavým tématem pozornosti a výzkumu.
Jakodvourozměrný materiálNejdůležitější vlastností tenkovrstvých materiálů je tzv. rozměrová vlastnost, kterou lze využít k miniaturizaci a integraci různých součástek. Na tomto bodě je založeno mnoho použití tenkovrstvých materiálů, nejtypičtější z nich je použití v integrovaných obvodech a ke zvýšení hustoty úložiště počítačových paměťových komponent.
Vzhledem k malé velikosti je relativní podíl povrchu a rozhraní v tenkovrstvém materiálu poměrně velký a vlastnosti, které povrch vykazuje, jsou mimořádně výrazné. S povrchovým rozhraním souvisí řada fyzikálních efektů:
(1) Selektivní propustnost a odraz způsobený interferenčním efektem světla;
(2) Neelastický rozptyl způsobený srážkou mezi elektrony a povrchem způsobuje změny vodivosti, Hallova koeficientu, vlivu proudového magnetického pole atd.;
(3) Protože tloušťka filmu je mnohem menší než střední volná dráha elektronů a je blízká Drobyiho vlnové délce elektronů, elektrony pohybující se tam a zpět mezi oběma povrchy filmu budou interferovat a energie související s vertikálním pohybem povrchu bude nabývat diskrétních hodnot, což ovlivní transport elektronů;
(4) Na povrchu jsou atomy periodicky přerušovány a hladina povrchové energie a počet generovaných povrchových stavů jsou stejného řádu jako počet povrchových atomů, což bude mít velký vliv na materiály s malým počtem nosičů náboje, jako jsou polovodiče;
(5) Počet atomů sousedících s povrchovými magnetickými atomy se snižuje, což způsobuje zvýšení magnetického momentu povrchových atomů;
(6) Anizotropie tenkovrstvých materiálů atd.
Vzhledem k tomu, že vlastnosti tenkovrstvých materiálů jsou ovlivněny procesem přípravy, většina z nich se během procesu přípravy nachází v nerovnovážném stavu. Složení a struktura tenkovrstvých materiálů se proto mohou měnit v širokém rozsahu, aniž by byly omezeny rovnovážným stavem. Lidé tak mohou připravit mnoho materiálů, kterých je obtížné dosáhnout sypkými materiály, a získat nové vlastnosti. To je důležitá vlastnost tenkovrstvých materiálů a důležitý důvod, proč tenkovrstvé materiály přitahují pozornost lidí. Ať už se používají chemické nebo fyzikální metody, lze získat navržený tenký film.