Ein Wunder auf dem Gebiet der Funktionsmaterialien
AlsDiamantAnwendung, es umfasst eine breite Palette von Technologien und ist sehr schwierig. Es erfordert kooperative Forschung in verschiedenen Bereichen, um in relativ kurzer Zeit realisiert zu werden. In Zukunft ist es notwendig, die CVD-Diamantwachstumstechnologie kontinuierlich weiterzuentwickeln und zu verbessern und die Anwendung vonCVD-DiamantFilm in Akustik, Optik und Elektrizität. Es wird ein neues Material für die Hightech-Entwicklung des 21. Jahrhunderts sein. CVD-Anwendungen können sowohl für technische als auch für funktionelle Materialien eingesetzt werden. Im Folgenden wird lediglich eine Einführung in die funktionellen Anwendungen gegeben.
Was ist ein Funktionsmaterial? Unter Funktionsmaterialien versteht man verschiedene Materialien mit physikalischen und chemischen Funktionen wie Licht, Elektrizität, Magnetismus, Schall und Wärme, die in Industrie und Technik eingesetzt werden. Dazu gehören elektrische Funktionsmaterialien, magnetische Funktionsmaterialien, optische Funktionsmaterialien, supraleitende Materialien, biomedizinische Materialien, Funktionsmembranen usw.
Was ist eine Funktionsmembran? Welche Eigenschaften hat sie? Eine Funktionsmembran ist ein dünnes Filmmaterial mit physikalischen Eigenschaften wie Licht, Magnetismus, elektrischer Filtration und Adsorption sowie chemischen Eigenschaften wie Katalyse und Reaktion.
Eigenschaften von Dünnschichtmaterialien: Dünnschichtmaterialien sind typische zweidimensionale Materialien, d. h. sie sind auf zwei Skalen groß und auf der dritten klein. Im Vergleich zu üblicherweise verwendeten dreidimensionalen Massenmaterialien weisen sie viele Besonderheiten in Leistung und Struktur auf. Das größte Merkmal ist, dass einige Eigenschaften von Funktionsschichten durch spezielle Dünnschichtherstellungsverfahren während der Herstellung erreicht werden können. Aus diesem Grund sind Dünnschicht-Funktionsmaterialien zu einem wichtigen Forschungsthema geworden.
Alszweidimensionales MaterialDas wichtigste Merkmal von Dünnschichtmaterialien ist die sogenannte Größeneigenschaft, die zur Miniaturisierung und Integration verschiedener Komponenten genutzt werden kann. Viele Anwendungen von Dünnschichtmaterialien basieren auf diesem Punkt. Die typischste davon ist die Verwendung in integrierten Schaltkreisen und zur Erhöhung der Speicherdichte von Computerspeicherkomponenten.
Aufgrund der geringen Größe ist der relative Anteil der Oberfläche und der Grenzfläche im Dünnschichtmaterial relativ groß, und die Eigenschaften der Oberfläche sind äußerst ausgeprägt. Es gibt eine Reihe physikalischer Effekte im Zusammenhang mit der Oberflächengrenzfläche:
(1) Selektive Transmission und Reflexion durch den Lichtinterferenzeffekt;
(2) Durch die Kollision zwischen Elektronen und der Oberfläche verursachte inelastische Streuung führt zu Änderungen der Leitfähigkeit, des Hall-Koeffizienten, der Wirkung des Strommagnetfelds usw.;
(3) Da die Filmdicke viel kleiner ist als die mittlere freie Weglänge der Elektronen und nahe an der Drobyi-Wellenlänge der Elektronen liegt, kommt es zu Interferenzen zwischen den Elektronen, die sich zwischen den beiden Oberflächen des Films hin und her bewegen, und die mit der vertikalen Bewegung der Oberfläche verbundene Energie nimmt diskrete Werte an, was sich auf den Elektronentransport auswirkt.
(4) Auf der Oberfläche werden Atome periodisch unterbrochen, und das Oberflächenenergieniveau und die Anzahl der erzeugten Oberflächenzustände liegen in der gleichen Größenordnung wie die Anzahl der Oberflächenatome, was große Auswirkungen auf Materialien mit wenigen Trägern wie Halbleitern haben wird.
(5) Die Anzahl der benachbarten Atome der magnetischen Oberflächenatome nimmt ab, wodurch das magnetische Moment der Oberflächenatome zunimmt.
(6) Anisotropie von Dünnschichtmaterialien usw.
Da die Leistung von Dünnschichtmaterialien durch den Herstellungsprozess beeinflusst wird, befinden sich die meisten von ihnen während des Herstellungsprozesses in einem Nichtgleichgewichtszustand. Daher können Zusammensetzung und Struktur von Dünnschichtmaterialien in einem weiten Bereich verändert werden, ohne durch den Gleichgewichtszustand eingeschränkt zu sein. Dadurch können viele Materialien hergestellt werden, die mit Massenmaterialien nur schwer zu erreichen sind, und neue Eigenschaften erzielt werden. Dies ist ein wichtiges Merkmal von Dünnschichtmaterialien und ein wichtiger Grund, warum Dünnschichtmaterialien die Aufmerksamkeit der Menschen auf sich ziehen. Unabhängig davon, ob chemische oder physikalische Methoden verwendet werden, kann der gewünschte Dünnschichtfilm erhalten werden.