Een wonder op het gebied van functionele materialen.
Als eendiamantDe toepassing ervan omvat een breed scala aan technologieën en is zeer complex. Het vereist samenwerking tussen verschillende onderzoeksgebieden om het binnen een relatief korte tijd te realiseren. In de toekomst is het noodzakelijk om de CVD-diamantgroeitechnologie continu te ontwikkelen en te verbeteren en de toepassingsmogelijkheden ervan te onderzoeken.CVD-diamantDe filmtechnologie speelt een belangrijke rol in de akoestiek, optica en elektriciteit. Het zal een nieuw materiaal worden voor hightech ontwikkelingen in de 21e eeuw. De CVD-techniek kan worden toegepast op zowel technische als functionele materialen. Het volgende is slechts een inleiding tot de functionele toepassingen.
Wat is een functioneel materiaal? Functionele materialen zijn diverse materialen met fysische en chemische eigenschappen zoals licht, elektriciteit, magnetisme, geluid en warmte, die worden gebruikt in de industrie en technologie. Voorbeelden hiervan zijn elektrische functionele materialen, magnetische functionele materialen, optische functionele materialen, supergeleidende materialen, biomedische materialen, functionele membranen, enzovoort.
Wat is een functioneel membraan? Wat zijn de kenmerken ervan? Een functioneel membraan is een dunne film van materiaal met fysische eigenschappen zoals lichtdoorlatendheid, magnetisme, elektrische filtratie en adsorptie, en chemische eigenschappen zoals katalyse en reactie.
Kenmerken van dunnefilmmaterialen: Dunnefilmmaterialen zijn typische tweedimensionale materialen, dat wil zeggen dat ze groot zijn op twee schalen en klein op een derde schaal. Vergeleken met veelgebruikte driedimensionale bulkmaterialen hebben ze veel eigenschappen op het gebied van prestaties en structuur. Het belangrijkste kenmerk is dat bepaalde eigenschappen van functionele films kunnen worden bereikt door middel van speciale bereidingsmethoden voor dunne films. Dit is de reden waarom functionele dunnefilmmaterialen een populair onderzoeksonderwerp zijn geworden.
Als eentweedimensionaal materiaalHet belangrijkste kenmerk van dunnefilmmaterialen is de zogenaamde afmeting, die gebruikt kan worden om diverse componenten te miniaturiseren en te integreren. Veel toepassingen van dunnefilmmaterialen zijn hierop gebaseerd, waarvan de meest typische het gebruik in geïntegreerde schakelingen en het verhogen van de opslagdichtheid van computercomponenten is.
Vanwege de geringe afmetingen is het relatieve aandeel van het oppervlak en de interface in het dunnefilmmateriaal relatief groot, waardoor de eigenschappen van het oppervlak zeer prominent aanwezig zijn. Er zijn een reeks fysische effecten gerelateerd aan de oppervlakte-interface:
(1) Selectieve transmissie en reflectie veroorzaakt door het lichtinterferentie-effect;
(2) Inelastische verstrooiing veroorzaakt door de botsing tussen elektronen en het oppervlak veroorzaakt veranderingen in de geleidbaarheid, de Hall-coëfficiënt, het effect van het stroommagnetisch veld, enz.;
(3) Omdat de filmdikte veel kleiner is dan de gemiddelde vrije weglengte van elektronen en dicht bij de Drobyi-golflengte van elektronen ligt, zullen de elektronen die heen en weer bewegen tussen de twee oppervlakken van de film interfereren, en zal de energie die verband houdt met de verticale beweging van het oppervlak discrete waarden aannemen, wat het elektronentransport zal beïnvloeden;
(4) Aan het oppervlak worden atomen periodiek onderbroken, en het oppervlakte-energieniveau en het aantal gegenereerde oppervlaktestaten zijn van dezelfde orde van grootte als het aantal oppervlakteatomen, wat een grote impact zal hebben op materialen met weinig ladingsdragers zoals halfgeleiders;
(5) Het aantal naburige atomen van de magnetische oppervlakteatomen neemt af, waardoor het magnetisch moment van de oppervlakteatomen toeneemt;
(6) Anisotropie van dunnefilmmaterialen, enz.
Omdat de eigenschappen van dunnefilmmaterialen worden beïnvloed door het bereidingsproces, bevinden de meeste zich tijdens dit proces in een niet-evenwichtstoestand. Hierdoor kunnen de samenstelling en structuur van dunnefilmmaterialen in een breed scala aan richtingen worden gewijzigd, zonder beperkingen door de evenwichtstoestand. Dit maakt het mogelijk om veel materialen te produceren die moeilijk te verkrijgen zijn met bulkmaterialen, en zo nieuwe eigenschappen te ontwikkelen. Dit is een belangrijk kenmerk van dunnefilmmaterialen en een belangrijke reden waarom ze de aandacht trekken. Of er nu chemische of fysische methoden worden gebruikt, de gewenste dunne film kan worden verkregen.