Một điều kỳ diệu trong lĩnh vực vật liệu chức năng
Với tư cách là mộtkim cươngỨng dụng này liên quan đến nhiều công nghệ khác nhau và rất khó khăn. Nó đòi hỏi sự hợp tác nghiên cứu trong nhiều lĩnh vực khác nhau để có thể hiện thực hóa trong một khoảng thời gian tương đối ngắn. Trong tương lai, cần phải liên tục phát triển và cải tiến công nghệ nuôi cấy kim cương CVD và khám phá ứng dụng của nó.Kim cương CVDMàng phim trong âm học, quang học và điện. Nó sẽ trở thành vật liệu mới cho sự phát triển công nghệ cao trong thế kỷ 21. Ứng dụng của CVD có thể được sử dụng cho cả vật liệu kỹ thuật và vật liệu chức năng. Sau đây chỉ là phần giới thiệu về các ứng dụng chức năng của nó.
Vật liệu chức năng là gì? Vật liệu chức năng là các loại vật liệu có chức năng vật lý và hóa học như ánh sáng, điện, từ, âm thanh và nhiệt được sử dụng trong công nghiệp và công nghệ, bao gồm vật liệu chức năng điện, vật liệu chức năng từ, vật liệu chức năng quang học, vật liệu siêu dẫn, vật liệu y sinh, màng chức năng, v.v.
Màng chức năng là gì? Đặc điểm của nó là gì? Màng chức năng là vật liệu màng mỏng có các tính chất vật lý như ánh sáng, từ tính, lọc điện, hấp phụ và các tính chất hóa học như xúc tác và phản ứng.
Đặc điểm của vật liệu màng mỏng: Vật liệu màng mỏng là vật liệu hai chiều điển hình, tức là chúng lớn ở hai chiều và nhỏ ở chiều thứ ba. So với vật liệu khối ba chiều thông thường, vật liệu màng mỏng có nhiều đặc điểm về hiệu suất và cấu trúc. Đặc điểm lớn nhất là một số tính chất của màng chức năng có thể đạt được thông qua các phương pháp chế tạo màng mỏng đặc biệt trong quá trình chế tạo. Đây là lý do tại sao vật liệu màng mỏng chức năng đã trở thành một chủ đề nóng được quan tâm và nghiên cứu.
Với tư cách là mộtvật liệu hai chiềuĐặc điểm quan trọng nhất của vật liệu màng mỏng là kích thước, có thể được sử dụng để thu nhỏ và tích hợp nhiều linh kiện khác nhau. Nhiều ứng dụng của vật liệu màng mỏng dựa trên đặc điểm này, điển hình nhất là được sử dụng trong mạch tích hợp và để tăng mật độ lưu trữ của các linh kiện lưu trữ máy tính.
Do kích thước nhỏ, tỷ lệ tương đối giữa bề mặt và giao diện trong vật liệu màng mỏng tương đối lớn, và các tính chất mà bề mặt thể hiện cực kỳ nổi bật. Có một loạt các hiệu ứng vật lý liên quan đến giao diện bề mặt:
(1) Sự truyền dẫn và phản xạ chọn lọc do hiệu ứng giao thoa ánh sáng gây ra;
(2) Sự tán xạ không đàn hồi do va chạm giữa các electron và bề mặt gây ra những thay đổi về độ dẫn điện, hệ số Hall, hiệu ứng từ trường dòng điện, v.v.;
(3) Do độ dày của màng nhỏ hơn nhiều so với đường đi tự do trung bình của các electron và gần với bước sóng Drobyi của các electron nên các electron chuyển động qua lại giữa hai bề mặt của màng sẽ giao thoa và năng lượng liên quan đến chuyển động thẳng đứng của bề mặt sẽ có giá trị rời rạc, điều này sẽ ảnh hưởng đến quá trình vận chuyển electron;
(4) Trên bề mặt, các nguyên tử bị ngắt quãng theo chu kỳ, mức năng lượng bề mặt và số trạng thái bề mặt được tạo ra có cùng cấp độ với số nguyên tử bề mặt, điều này sẽ có tác động lớn đến các vật liệu có ít hạt mang như chất bán dẫn;
(5) Số lượng các nguyên tử lân cận của các nguyên tử từ bề mặt giảm đi, làm cho mômen từ của các nguyên tử bề mặt tăng lên;
(6) Tính dị hướng của vật liệu màng mỏng, v.v.
Do hiệu suất của vật liệu màng mỏng bị ảnh hưởng bởi quá trình chế tạo, hầu hết chúng đều ở trạng thái không cân bằng trong quá trình chế tạo. Do đó, thành phần và cấu trúc của vật liệu màng mỏng có thể thay đổi trong phạm vi rộng mà không bị giới hạn bởi trạng thái cân bằng. Nhờ đó, con người có thể chế tạo nhiều loại vật liệu khó đạt được bằng vật liệu khối và đạt được những tính chất mới. Đây là một đặc điểm quan trọng của vật liệu màng mỏng và cũng là lý do quan trọng khiến vật liệu màng mỏng thu hút sự chú ý của mọi người. Dù sử dụng phương pháp hóa học hay vật lý, đều có thể tạo ra được màng mỏng theo thiết kế.