Диво в галузі функціональних матеріалів
Якдіамантзастосування, воно включає широкий спектр технологій і є дуже складним. Це вимагає спільних досліджень у різних галузях, які можна реалізувати за відносно короткий проміжок часу. У майбутньому необхідно постійно розвивати та вдосконалювати технологію вирощування алмазів методом хіміко-хімічного окиснення (CVD) та досліджувати застосуванняАлмазний обробник CVDплівка в акустиці, оптиці та електриці. Вона стане новим матеріалом для високотехнологічного розвитку у 21 столітті. Застосування CVD може бути використане як для інженерних матеріалів, так і для функціональних матеріалів. Далі наведено лише вступ до її функціонального застосування.
Що таке функціональний матеріал? Функціональні матеріали – це різні матеріали з фізичними та хімічними функціями, такими як світло, електрика, магнетизм, звук і тепло, що використовуються в промисловості та технологіях, включаючи електричні функціональні матеріали, магнітні функціональні матеріали, оптичні функціональні матеріали, надпровідні матеріали, біомедичні матеріали, функціональні мембрани тощо.
Що таке функціональна мембрана? Які її характеристики? Функціональна мембрана – це тонкоплівковий матеріал з фізичними властивостями, такими як світло, магнетизм, електрична фільтрація, адсорбція, та хімічними властивостями, такими як каталіз та реакція.
Характеристики тонкоплівкових матеріалів: Тонкоплівкові матеріали є типовими двовимірними матеріалами, тобто вони великі на двох рівнях і малі на третіх. Порівняно з поширеними тривимірними об'ємними матеріалами, вони мають багато характеристик щодо експлуатаційних характеристик та структури. Найбільшою особливістю є те, що деякі властивості функціональних плівок можна досягти за допомогою спеціальних методів приготування тонких плівок під час приготування. Саме тому тонкоплівкові функціональні матеріали стали гарячою темою уваги та досліджень.
Якдвовимірний матеріалНайважливішою особливістю тонкоплівкових матеріалів є так звана характеристика розміру, яка може бути використана для мініатюризації та інтеграції різних компонентів. Багато застосувань тонкоплівкових матеріалів базуються на цьому, найтиповішим з яких є використання в інтегральних схемах та для збільшення щільності зберігання компонентів комп'ютерної пам'яті.
Через малий розмір, відносна частка поверхні та межі розділу в тонкоплівковому матеріалі є відносно великою, а властивості, що проявляються поверхнею, надзвичайно виражені. Існує низка фізичних ефектів, пов'язаних з поверхнею межі розділу:
(1) Вибіркове пропускання та відбиття, спричинені ефектом інтерференції світла;
(2) Непружне розсіювання, спричинене зіткненням електронів з поверхнею, призводить до змін провідності, коефіцієнта Холла, впливу магнітного поля струму тощо;
(3) Оскільки товщина плівки значно менша за середню довжину вільного пробігу електронів і близька до довжини хвилі Дробія електронів, електрони, що рухаються між двома поверхнями плівки, будуть інтерферувати, і енергія, пов'язана з вертикальним рухом поверхні, набуватиме дискретних значень, що впливатиме на транспорт електронів;
(4) На поверхні атоми періодично перериваються, а рівень поверхневої енергії та кількість генерованих поверхневих станів мають той самий порядок величини, що й кількість поверхневих атомів, що матиме великий вплив на матеріали з невеликою кількістю носіїв заряду, такі як напівпровідники;
(5) Кількість сусідніх атомів поверхневих магнітних атомів зменшується, що призводить до збільшення магнітного моменту поверхневих атомів;
(6) Анізотропія тонкоплівкових матеріалів тощо.
Оскільки на характеристики тонкоплівкових матеріалів впливає процес приготування, більшість із них перебувають у нерівноважному стані під час процесу приготування. Таким чином, склад і структуру тонкоплівкових матеріалів можна змінювати в широкому діапазоні, не обмежуючись рівноважним станом. Таким чином, люди можуть виготовляти багато матеріалів, які важко отримати з об'ємних матеріалів, та отримувати нові властивості. Це важлива особливість тонкоплівкових матеріалів та важлива причина, чому тонкоплівкові матеріали привертають увагу людей. Незалежно від того, чи використовуються хімічні чи фізичні методи, можна отримати розроблену тонку плівку.