ความมหัศจรรย์แห่งวัสดุฟังก์ชัน
ในฐานะที่เป็นเพชรการประยุกต์ใช้งานนั้นเกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีที่หลากหลายและมีความยากมาก จำเป็นต้องมีการวิจัยร่วมกันในหลากหลายสาขาเพื่อให้สำเร็จลุล่วงภายในระยะเวลาอันสั้น ในอนาคตจำเป็นต้องพัฒนาและปรับปรุงเทคโนโลยีการเจริญเติบโตของเพชร CVD อย่างต่อเนื่อง และสำรวจการประยุกต์ใช้เพชร CVDฟิล์ม CVD จะเป็นวัสดุใหม่สำหรับการพัฒนาเทคโนโลยีขั้นสูงในศตวรรษที่ 21 การนำฟิล์ม CVD ไปประยุกต์ใช้ได้ทั้งกับวัสดุวิศวกรรมและวัสดุเชิงฟังก์ชัน ต่อไปนี้เป็นเพียงบทนำเกี่ยวกับการประยุกต์ใช้เชิงฟังก์ชันเท่านั้น
วัสดุฟังก์ชันคืออะไร? วัสดุฟังก์ชัน หมายถึง วัสดุต่างๆ ที่มีหน้าที่ทางกายภาพและเคมี เช่น แสง ไฟฟ้า แม่เหล็ก เสียง และความร้อน ซึ่งใช้ในอุตสาหกรรมและเทคโนโลยี ซึ่งรวมถึงวัสดุฟังก์ชันไฟฟ้า วัสดุฟังก์ชันแม่เหล็ก วัสดุฟังก์ชันออปติก วัสดุตัวนำยิ่งยวด วัสดุชีวการแพทย์ เมมเบรนฟังก์ชัน ฯลฯ
เมมเบรนฟังก์ชันคืออะไร? มีลักษณะอย่างไร? เมมเบรนฟังก์ชัน หมายถึงวัสดุฟิล์มบางที่มีคุณสมบัติทางกายภาพ เช่น แสง แม่เหล็ก การกรองด้วยไฟฟ้า การดูดซับ และคุณสมบัติทางเคมี เช่น การเร่งปฏิกิริยาและปฏิกิริยา
ลักษณะของวัสดุฟิล์มบาง: วัสดุฟิล์มบางเป็นวัสดุสองมิติโดยทั่วไป กล่าวคือ มีขนาดใหญ่ในสองสเกล และมีขนาดเล็กในสเกลที่สาม เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุเทกองสามมิติที่นิยมใช้กันทั่วไป ฟิล์มบางมีคุณสมบัติหลายประการทั้งในด้านประสิทธิภาพและโครงสร้าง จุดเด่นที่สำคัญที่สุดคือ คุณสมบัติบางประการของฟิล์มฟังก์ชันสามารถบรรลุได้ด้วยวิธีการเตรียมฟิล์มบางแบบพิเศษในระหว่างการเตรียม ด้วยเหตุนี้ วัสดุฟังก์ชันฟิล์มบางจึงกลายเป็นหัวข้อที่ได้รับความสนใจและการวิจัยอย่างมาก
ในฐานะที่เป็นวัสดุสองมิติคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของวัสดุฟิล์มบางคือสิ่งที่เรียกว่าคุณสมบัติด้านขนาด ซึ่งสามารถใช้เพื่อย่อขนาดและรวมส่วนประกอบต่างๆ เข้าด้วยกัน การใช้งานวัสดุฟิล์มบางหลายประเภทมีพื้นฐานมาจากจุดนี้ ซึ่งส่วนใหญ่ใช้ในวงจรรวมและเพื่อเพิ่มความหนาแน่นของหน่วยเก็บข้อมูลของส่วนประกอบจัดเก็บข้อมูลคอมพิวเตอร์
เนื่องจากมีขนาดเล็ก สัดส่วนสัมพัทธ์ของพื้นผิวและส่วนต่อประสานในวัสดุฟิล์มบางจึงค่อนข้างใหญ่ และคุณสมบัติที่แสดงโดยพื้นผิวก็โดดเด่นอย่างยิ่ง มีผลทางกายภาพที่เกี่ยวข้องกับส่วนต่อประสานพื้นผิวมีหลายประการดังนี้:
(1) การส่งผ่านและการสะท้อนแบบเลือกที่เกิดจากผลการรบกวนของแสง
(2) การกระเจิงแบบไม่ยืดหยุ่นที่เกิดจากการชนกันระหว่างอิเล็กตรอนกับพื้นผิวทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในสภาพนำไฟฟ้า ค่าสัมประสิทธิ์ฮอลล์ ผลของสนามแม่เหล็กกระแสไฟฟ้า ฯลฯ
(3) เนื่องจากความหนาของฟิล์มมีขนาดเล็กกว่าเส้นทางอิสระเฉลี่ยของอิเล็กตรอนมากและอยู่ใกล้กับความยาวคลื่น Drobyi ของอิเล็กตรอน อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ไปมาระหว่างพื้นผิวทั้งสองของฟิล์มจะรบกวนกัน และพลังงานที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ในแนวตั้งของพื้นผิวจะมีค่าที่ไม่ต่อเนื่อง ซึ่งจะส่งผลต่อการขนส่งอิเล็กตรอน
(4) บนพื้นผิว อะตอมจะถูกขัดจังหวะเป็นระยะๆ และระดับพลังงานบนพื้นผิวและจำนวนสถานะบนพื้นผิวที่สร้างขึ้นจะมีลำดับขนาดเดียวกันกับจำนวนอะตอมบนพื้นผิว ซึ่งจะมีผลกระทบอย่างมากต่อวัสดุที่มีตัวพาเพียงไม่กี่ตัว เช่น สารกึ่งตัวนำ
(5) จำนวนอะตอมข้างเคียงของอะตอมแม่เหล็กบนพื้นผิวลดลง ส่งผลให้โมเมนต์แม่เหล็กของอะตอมบนพื้นผิวเพิ่มขึ้น
(6) แอนไอโซทรอปิกของวัสดุฟิล์มบาง ฯลฯ
เนื่องจากประสิทธิภาพของวัสดุฟิล์มบางขึ้นอยู่กับกระบวนการเตรียมวัสดุ วัสดุส่วนใหญ่จึงอยู่ในสภาวะไม่สมดุลระหว่างกระบวนการเตรียมวัสดุ ดังนั้น องค์ประกอบและโครงสร้างของวัสดุฟิล์มบางจึงสามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างกว้างขวางโดยไม่ถูกจำกัดด้วยสภาวะสมดุล ดังนั้น ผู้คนจึงสามารถเตรียมวัสดุจำนวนมากที่ยากต่อการเตรียมด้วยวัสดุจำนวนมาก และได้คุณสมบัติใหม่ๆ นี่เป็นคุณสมบัติสำคัญของวัสดุฟิล์มบาง และเป็นเหตุผลสำคัญที่ทำให้วัสดุฟิล์มบางดึงดูดความสนใจ ไม่ว่าจะใช้วิธีทางเคมีหรือทางกายภาพ ก็สามารถผลิตฟิล์มบางที่ออกแบบไว้ได้