สิ่งมหัศจรรย์ในด้านวัสดุเชิงฟังก์ชัน
ในฐานะเพชรการนำไปประยุกต์ใช้เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีหลากหลายประเภทและมีความยากลำบากมาก จำเป็นต้องอาศัยการวิจัยร่วมกันในหลายสาขาเพื่อให้บรรลุเป้าหมายภายในระยะเวลาอันสั้น ในอนาคต จำเป็นต้องพัฒนาและปรับปรุงเทคโนโลยีการเจริญเติบโตของเพชรด้วยวิธี CVD อย่างต่อเนื่อง และสำรวจการประยุกต์ใช้ต่อไปเพชร CVDฟิล์มชนิดนี้ใช้ในด้านเสียง แสง และไฟฟ้า และจะกลายเป็นวัสดุใหม่สำหรับการพัฒนาเทคโนโลยีขั้นสูงในศตวรรษที่ 21 การประยุกต์ใช้ CVD สามารถนำไปใช้ได้ทั้งกับวัสดุทางวิศวกรรมและวัสดุเชิงฟังก์ชัน ต่อไปนี้เป็นเพียงบทนำเกี่ยวกับการประยุกต์ใช้งานเชิงฟังก์ชันเท่านั้น
วัสดุเชิงฟังก์ชันคืออะไร? วัสดุเชิงฟังก์ชันหมายถึงวัสดุหลากหลายชนิดที่มีคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี เช่น แสง ไฟฟ้า แม่เหล็ก เสียง และความร้อน ซึ่งใช้ในอุตสาหกรรมและเทคโนโลยี รวมถึงวัสดุเชิงฟังก์ชันทางไฟฟ้า วัสดุเชิงฟังก์ชันทางแม่เหล็ก วัสดุเชิงฟังก์ชันทางแสง วัสดุตัวนำยิ่งยวด วัสดุชีวการแพทย์ เยื่อเชิงฟังก์ชัน เป็นต้น
เมมเบรนเชิงฟังก์ชันคืออะไร? มีลักษณะเฉพาะอย่างไร? เมมเบรนเชิงฟังก์ชันหมายถึงวัสดุฟิล์มบางที่มีคุณสมบัติทางกายภาพ เช่น การกรองแสง แม่เหล็ก ไฟฟ้า การดูดซับ และคุณสมบัติทางเคมี เช่น การเร่งปฏิกิริยาและการเกิดปฏิกิริยา
ลักษณะเฉพาะของวัสดุฟิล์มบาง: วัสดุฟิล์มบางเป็นวัสดุสองมิติโดยทั่วไป กล่าวคือ มีขนาดใหญ่ในสองระดับและมีขนาดเล็กในระดับที่สาม เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุสามมิติขนาดใหญ่ที่ใช้กันทั่วไป วัสดุฟิล์มบางมีลักษณะเฉพาะหลายประการทั้งในด้านประสิทธิภาพและโครงสร้าง คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดคือ คุณสมบัติบางอย่างของฟิล์มฟังก์ชันสามารถเกิดขึ้นได้ผ่านวิธีการเตรียมฟิล์มบางแบบพิเศษในระหว่างกระบวนการเตรียม นี่คือเหตุผลที่วัสดุฟังก์ชันฟิล์มบางกลายเป็นหัวข้อที่ได้รับความสนใจและการวิจัยอย่างมาก
ในฐานะวัสดุสองมิติคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของวัสดุฟิล์มบางคือคุณสมบัติด้านขนาด ซึ่งสามารถนำมาใช้ในการย่อขนาดและรวมส่วนประกอบต่างๆ เข้าด้วยกัน การใช้งานวัสดุฟิล์มบางจำนวนมากอาศัยจุดนี้เป็นหลัก โดยการใช้งานที่พบได้บ่อยที่สุดคือการใช้งานในวงจรรวมและเพื่อเพิ่มความหนาแน่นในการจัดเก็บข้อมูลของส่วนประกอบจัดเก็บข้อมูลคอมพิวเตอร์
เนื่องจากมีขนาดเล็ก สัดส่วนสัมพัทธ์ของพื้นผิวและส่วนต่อประสานในวัสดุฟิล์มบางจึงค่อนข้างมาก และคุณสมบัติที่แสดงโดยพื้นผิวนั้นเด่นชัดอย่างยิ่ง มีปรากฏการณ์ทางกายภาพหลายอย่างที่เกี่ยวข้องกับส่วนต่อประสานของพื้นผิว:
(1) การส่งผ่านและการสะท้อนแบบเลือกสรรที่เกิดจากผลของการรบกวนของแสง
(2) การกระเจิงแบบไม่ยืดหยุ่นที่เกิดจากการชนกันระหว่างอิเล็กตรอนและพื้นผิวทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในค่าการนำไฟฟ้า ค่าสัมประสิทธิ์ฮอลล์ ผลกระทบของสนามแม่เหล็กกระแส ฯลฯ
(3) เนื่องจากความหนาของฟิล์มมีขนาดเล็กกว่าระยะทางเฉลี่ยอิสระของอิเล็กตรอนมาก และใกล้เคียงกับความยาวคลื่น Drobyi ของอิเล็กตรอน อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ไปมาระหว่างพื้นผิวทั้งสองของฟิล์มจะเกิดการรบกวน และพลังงานที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ในแนวดิ่งของพื้นผิวจะมีค่าเป็นจำนวนเต็ม ซึ่งจะส่งผลต่อการขนส่งอิเล็กตรอน
(4) บนพื้นผิว อะตอมจะถูกขัดจังหวะเป็นระยะ และระดับพลังงานพื้นผิวและจำนวนสถานะพื้นผิวที่เกิดขึ้นจะมีขนาดใกล้เคียงกับจำนวนอะตอมพื้นผิว ซึ่งจะมีผลกระทบอย่างมากต่อวัสดุที่มีตัวนำน้อย เช่น สารกึ่งตัวนำ
(5) จำนวนอะตอมข้างเคียงของอะตอมแม่เหล็กบนพื้นผิวลดลง ส่งผลให้โมเมนต์แม่เหล็กของอะตอมบนพื้นผิวเพิ่มขึ้น
(6) ความไม่สมมาตรของวัสดุฟิล์มบาง เป็นต้น
เนื่องจากประสิทธิภาพของวัสดุฟิล์มบางได้รับผลกระทบจากกระบวนการเตรียม วัสดุส่วนใหญ่จึงอยู่ในสภาวะไม่สมดุลระหว่างกระบวนการเตรียม ดังนั้น องค์ประกอบและโครงสร้างของวัสดุฟิล์มบางจึงสามารถเปลี่ยนแปลงได้ในวงกว้างโดยไม่ถูกจำกัดด้วยสภาวะสมดุล ด้วยเหตุนี้ ผู้คนจึงสามารถเตรียมวัสดุหลายชนิดที่ยากต่อการผลิตจากวัสดุขนาดใหญ่ และได้รับคุณสมบัติใหม่ๆ นี่คือคุณลักษณะที่สำคัญของวัสดุฟิล์มบางและเป็นเหตุผลสำคัญที่ทำให้วัสดุฟิล์มบางได้รับความสนใจจากผู้คน ไม่ว่าจะใช้วิธีทางเคมีหรือทางกายภาพ ก็สามารถสร้างฟิล์มบางตามที่ออกแบบได้