化學氣相沉積薄膜厚度是多少

㈠ 什麼是PVD拋光鍍膜技術

PVD拋光鍍膜技術（物理氣相沉積）是相對於CVD（化學氣相沉積）來說的。它是一種蒸發真空鍍膜技術，由蒸發、運輸、反應、沉積四個物理反應完成材料鍍膜的過程，可以說是一種替代電鍍的過程。PVD拋光鍍膜技術（物理氣相沉積）承襲了化學氣相沉積提高表面性能的優點,並克服了化學氣相沉積高溫易使材料變形等缺點。
要知道，在一般化學氣相沉積（CVD）的過程中，基體表面發生化學反應所需能量來源於外界熱源對於基體表面的加熱作用，因此CVD過程溫度很高，容易造成材料本身的變形。而物理氣相沉積（PVD）不同於化學氣相沉積（CVD），在物理氣相沉積（PVD）過程中，基體表面發生化學反應所需能量來源於等離子體粒子或電子束能量等，並且其起到了化學反應中催化劑的作用，可使外界熱源對於基體表面的加熱作用大大減輕，因此PVD過程溫度很低，故產生畸變的風險也大大減少小，從而大大保證了材料表面的完整性，提高了其使用性能，使其PVD塗層的硬度更高，也更耐磨，不易脫落。
PVD拋光鍍膜技術（即物理氣相沉澱），克服了化學氣相沉積高溫易使材料變形等缺點，承襲了化學所相沉積提高表面性能的優點，在一般化學氣相沉積（CVD）的過程中，基體表面發生化學反應所需能量來源於外界熱源對於基體表面的加熱作用，因此CVD過程溫度很高，容易造成材料本身的變形。
而物理所相沉積（PVD)不同於化學氣相沉積（CVD),在物理氣相沉積（PVD)過程中，基體表面發生化學反應所需能量來源於等離子體粒子或電子束能量等，並且起到了化學反應中催化劑的作用，可使外界熱源對於基體表面的加熱作用大大減輕，因此PVD過程溫度很低，所以產生變形的風險大大減小了，從而更大程度的保證了材料表面的完整性，提高了其使用性能，使PVD塗層的硬度更高，也更耐磨，不易脫落。
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㈡ 刀片的塗層有CVD和PVD兩種，兩者的區別是什麼

刀片的塗層有CVD和PVD兩者的區別從方式，薄厚溫度和運用三方面來看。

一，從方式看區別

CVD是化學氣相沉積的方式。

PVD是物理氣相沉積法的方式。

二，薄厚溫度

PVD處理的溫度為500℃，塗層厚度為2~5μm，比CVD薄。

三，從運用看區別

CVD法適合硬質合金。

PVD法適用於高速鋼刀具。

(2)化學氣相沉積薄膜厚度是多少擴展閱讀：

刀具塗層制備技術可分為化學氣相沉積(CVD)和物理氣相沉積(PVD)兩大類。CVD技術可實現單成分單層及多成分多層復合塗層的沉積,塗層與基體結合強度較高，薄膜厚度較厚,可達7~9μm,具有很好的耐磨性。

但CVD工藝溫度高，易造成刀具材料抗彎強度下降;塗層內部呈拉應力狀態,易導致刀具使用時產生微裂紋。CVD技術主要用於硬質合金可轉位刀片的表面塗層。

與CVD工藝相比,PVD工藝溫度低(最低可低至80℃),在600℃以下時對刀具材料的抗彎強度基本無影響;薄膜內部應力狀態為壓應力，更適於對硬質合金精密復雜刀具的塗層；PVD工藝對環境無不利影響。

PVD技術主要應用於整體硬質合金刀具和高速鋼刀具的表面處理，且已普遍應用於硬質合金鑽頭、銑刀、鉸刀、絲錐、異形刀具、焊接刀具等的塗層處理。

用CVD法塗層時，切削刃需預先進行鈍化處理（鈍圓半徑一般為0.02~0.08mm，切削刃強度隨鈍圓半徑增大而提高），故刃口沒有未塗層刀片鋒利。所以，對精加工產生薄切屑、要求切削刃鋒利的刀具應採用PVD法。

塗層除可塗覆在普通切削刀片上外，還可塗覆到整體刀具上，已發展到塗覆在焊的硬質合金刀具上。據報道，國外某公司在焊接式的硬質合金鑽頭上採用了PCVD法，結果使加工鋼料時的鑽頭壽命比高速鋼鑽頭長10倍，效率提高5倍。

參考資料：網路——塗層刀具技術

網路——塗層刀具

㈢ 高拉伸范德華薄膜用於適應性和可呼吸的電子薄膜

高拉伸范德華薄膜用於適應性和可呼吸的電子薄膜

文章出處： Zhuocheng Yan, Dong Xu, Zhaoyang Lin, Peiqi Wang, Bocheng Cao, Huaying Ren, Frank Song, Chengzhang Wan, Laiyuan Wang, Jingxuan Zhou, Xun Zhao, Jun Chen, Yu Huang, Xiangfeng Duan. Highly stretchable van der Waals thin films for adaptable and breathable electronic membranes. Science 2022 , 375 , 852-859.

摘要： 電子系統與不規則軟物體的共形集成是許多新興技術的關鍵。作者報道了由交錯二維納米片與無鍵范德華界面組成的范德華薄膜的設計。在交錯的納米片之間，薄膜具有滑動和旋轉自由度，以確保機械拉伸性和延展性，以及納米通道的滲透網路，以賦予滲透性和透氣性。獨立式薄膜與生物軟組織具有良好的機械匹配，能夠自然適應局部表面形貌，並與具有高度保形界面的生物體無縫融合，使生物體具有葉柵晶體管、皮膚柵晶體管等電子功能。皮膚上的晶體管允許高保真監測和局部放大皮膚電位和電生理信號。

電子系統與不規則軟物體的集成對許多新興技術越來越重要，包括用於物聯網的電子技術和用於監測動態生命體以及用於在個性化醫療和遠程保健的情況下診斷和治療人類疾病的生物電子技術。一個穩健的生物電子系統需要與生物結構進行密切的相互作用，以執行特定的操作，如生物信號的記錄、放大和提取，以及傳遞電或化學刺激。因此，生物電子學的實現取決於許多不同尋常的材料和器件特性，包括電子性能、機械靈活性、延展性或延展性，以確保與動態演變的微觀表面形貌的共形和適應性界面；生物與環境間氣體和/或營養交換的透氣性或透氣性，以減少對自然生物功能的干擾。

傳統的硬電子材料在導電性、機械響應、滲透性和環境適應性方面與生物軟組織表現出本質上的不匹配。硬無機半導體可以做成超薄的薄膜形式，但幾乎不能伸縮，而且由於其基本的拓撲限制，無法與非零高斯曲率的不規則幾何形狀形成保角界面。特殊設計的抗變形結構的發展，如褶皺、屈曲、波浪形或蛇形結構，由於其內在的微觀結構波動，帶來的是宏觀的可伸縮性，而不是微觀的整合性。有機或復合半導體薄膜可以製成可拉伸或適形的，但在典型的濕生物環境中通常表現出電子性能不足或穩定性有限的問題。

此外，傳統的無機膜或有機薄膜在超薄的懸空形式下通常表現出有限的機械堅固性，需要聚合物[如聚二甲基硅氧烷(PDMS)和聚醯亞胺(PI)]基底支撐來保持結構完整性和特定的多孔結構設計來實現透氣性。聚合物基底一般比細胞膜(約10 nm)厚(遠大於1 μm)，彎曲剛度大，對生物結構動態演化的適應性差。

受生物組合中范德瓦爾斯(VDW)相互作用的啟發，作者利用這些相互作用將二維納米薄片組裝成獨立的VDW薄膜(VDWTFs)，該薄膜與生物軟組織具有良好的機械匹配，可以直接適應並與具有超共形和可呼吸的膜-組織界面的生物體融合。VDWTFs在交錯的二維納米片之間具有無粘結的VDW界面，相鄰納米片之間的打開滑動和旋轉自由度賦予了不同尋常的機械靈活性、延展性和延展性。交錯的VDWTFs還具有納米通道的滲透網路，以提高滲透性或透氣性。

雖然本質上硬的材料(如矽片或硬紙板)的柔韌性可以在超薄膜格式(如硅膜或紙)中增加，但拉伸能力從根本上受到共價化學鍵的限制，隨著厚度的減少幾乎不會發生變化。由於固有的拓撲限制，不可能使用這種柔性但不可拉伸的膜來製造非零高斯曲率局部地形的保形界面(例如，用一張紙包裹一支筆，圖1)。為了實現不規則幾何形狀的保形界面，可拉伸性是至關重要的，允許必要的變形以適應局部表面地形。在足夠的拉伸應力下，聚合物鏈之間具有分子間滑移的特定聚合物材料可以被拉伸並適應局部地形(例如，在筆上纏繞聚乙烯薄膜，圖1B)。

為了實現具有可拉伸膜的保形界面，需要外部壓力來誘導足夠的變形，以匹配局部表面形貌，從而導致接觸壓力可能導致組織變形或損傷(例如，緊緊包裹在指尖旁束)。構建三維幾何模型，可視化可拉伸膜在球面上的保角適應過程， 探索 局部變形隨接觸壓力的演化(圖1C)。隨著荷載的增加，薄膜逐漸適應球形壓痕，在保形適應過程中，薄膜網格被拉伸和擴展以適應局部應變和變形。

作者使用一個簡化的球形壓痕模型來評估形成一個具有給定曲率的表面形貌的保角界面所需的最大接觸壓力。壓痕應變ε由下式推出：

其中， r contact和 r curve分別為接觸半徑和形貌半徑(圖1D)， k 為與壓痕應變有關的常數。總的來說，接觸半徑和壓痕應變隨著載荷的增加而增大，直到薄膜和半球之間形成保角界面。達到保角界面所需的最大接觸壓力由楊氏模量和薄膜厚度決定：

式中 P 0為最大接觸壓力， E 1和 v 1分別是薄膜的楊氏模量和泊松比， t 為膜厚度， E 2和 v 2分別是球體的楊氏模量和泊松比。 E /(1 - v 2)被視為平面應變模量，人體皮膚為130 kPa，PDMS為4 MPa，聚醯亞胺為2.8 GPa。平面應變模量的差異說明了人類皮膚和柔軟的聚合彈性體或典型塑料之間的巨大機械不匹配。

利用公式1和公式2，作者可以計算出對於具有不同平面應變模量的材料，在一定的接觸壓力下，獲得具有給定 r curve形貌的保形界面所允許的最大薄膜厚度(圖1E)。例如，在最大接觸壓力 P 0為1 kPa (人類能感覺到的最柔和的觸摸為1 kPa)下，為了實現 r curve ~ 5 μm的保形界面，PDMS允許的最大厚度為0.3 μm，聚醯亞胺允許的最大厚度為39 nm。同樣，對於具有不同平面應變模量和厚度的材料，作者也可以計算出在給定 r curve為5 μm時形成保角界面所需的最大接觸壓力(圖1F)。

這些分析強調了達到保角界面所需的接觸壓力與楊氏模量和薄膜厚度成正比，與表面形貌的曲率半徑成反比。雖然，原則上，生物組織的接觸壓力可以通過減少膜的厚度來最小化，對於大多數聚合物材料來說，由於單個聚合物鏈的特徵尺寸的限制，以及在臨界厚度(如25 nm)以下機械性能的急劇下降，其厚度不能無限地降低。適用於電子應用的導電聚合物，由於其鏈長、區域規整性、聚合度等特殊的結構特性，往往表現出較差的力學性能。

在作者的VDWTFs設計中(圖1G)，懸垂無鍵納米片相互交錯對接，以最小的界面捕獲態建立了寬面積的平面到平面VDW接觸，以確保通過片間晶界的優異電荷傳輸。通過納米片之間的無鍵VDW相互作用，VDWTFs與通常以VDW相互作用為特徵的軟生物組件提供了一種自然的機械匹配。當變形時，無鍵結合的VDW界面允許納米片相互滑動或旋轉，以適應局部張力或壓縮，而不會破壞寬面積的VDW界面和導電通道，這是實現超薄獨立式格式中不同尋常的拉伸能力和結構穩定性的必要條件。VDWTFs的機械變形很容易轉化為片間滑動或旋轉，以適應局部應變和變形，克服拓撲限制，從而賦予其特殊的延展性和對不規則和動態變化的表面形貌的適應性。最後，VDWTFs具有納米通道的滲透網路(由納米片厚度決定：約3 nm)，圍繞交錯的納米片進行氣體和/或營養物質的滲透，這對生物電子學的透氣性至關重要。

這種電子性能和機械性能的結合源於交錯二維納米片之間的VDW相互作用，在典型的化學氣相沉積生長薄膜(CVDTFs)中很難實現(圖1H)。CVDTFs (其典型的多晶結構由側縫結構域組成)的電和力學性能受到晶粒尺寸、晶粒取向、形狀和晶界缺陷密度的強烈影響。在CVDTFs中，晶粒內部堅硬而強的共價鍵合以及晶界處的無序鍵合(圖1H)會導致裂紋和斷裂的形成，這些裂紋和斷裂在變形時沿著晶界傳播，從而在最小應變下引起機械破碎和電子崩解。

採用插層剝離法制備二硫化鉬(MoS2)納米片油墨，並採用旋塗法組裝成VDWTFs。掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)的研究顯示了一個交錯的納米片薄膜(圖2A和2B)，薄膜總厚度約為10 nm。MoS2納米片相互交錯對接(垂直方向上平均有3-4個納米片交錯排列)，形成大面積的平面到平面的VDW界面(厚度約為3 nm，橫向尺寸從小於1 μm到數μm)。即使在獨立格式中，寬面積無粘結的VDW界面允許相鄰的納米片相互滑動或旋轉，以適應局部結構擾動，並減少應變引起的裂縫和斷裂，從而確保結構完整性。例如，連續的獨立式的VDWTFs可以很容易地漂浮在水面上(圖2C)，完全重復折疊而不撕裂，懸掛在開孔上而不破裂(圖2M)。相比之下，獨立的多晶CVDTFs很容易在水中破碎(圖2D)，而且太脆弱，無法懸浮在空孔上。

當拉伸應變為43%時，VDWTFs的應力-應變曲線表現出良好的線性關系(圖2E)，楊氏模量(約47.3 MPa)比體相MoS2 (約200 GPa)小三個數量級。模量的大幅降低表明，薄膜變形轉化為納米片之間的層間滑動或旋轉，而不是固有的晶格擴展(圖2F)。超過線性狀態後，隨著拉應變的進一步增大，應力幾乎沒有增加，表明層間滑動或旋轉逐漸達到極限，並開始局部破裂，在較高的拉伸應變下進一步惡化，並導致在> 120%的拉伸應變下完全破裂。

作者比較了VDWTFs和CVDTFs的電子性質作為施加應變的函數(圖2G)。由於CVDTFs在獨立狀態下不能保持宏觀結構的完整性，所以測量是在PDMS基底上支撐的薄膜上進行的，以確保有一個穩健的比較。對於CVDTFs，在拉伸應變為 2.5%時，相對電阻呈逐漸線性增加的趨勢，當拉伸應變超過2.5%時，相對電阻急劇增加，表明CVDTFs在宏觀上開始斷裂。而VDWTFs在拉伸應變為> 55%時才出現快速的電阻增加，且在多次應變循環下可恢復電阻穩定。當拉伸應變為> 55%時，電阻急劇增加，表明微觀裂紋的形成和導電通道的大幅減少。

作者評估了VDWTFs對微觀表面形貌的適應性和一致性。SEM研究表明，VDWTFs不僅具有直徑4.3 μm的微球陣列(圖2H)，而且具有孤立的單個微球、兩個或三個微球團簇(圖2I)，它們以共形方式包裹在微球周圍而不撕裂。相比之下，相同表面形貌的CVDTFs保角性差得多，並顯示出大量的微裂紋(圖2J和2K)，特別是在高應變或應力集中區域(如微球腳或相鄰兩個微球之間的空間)。

表面潤濕性對於確保電子膜和生物體之間的適當粘附是至關重要的(圖2L)。由於在單個納米片構建模塊中具有豐富的邊緣結構，VDWTFs表現出更好的潤濕性(水接觸角為40.2o)，比CVDTFs (水接觸角為76.3o)的潤濕性能更好，這是與濕生物組織緊密結合的理想條件。

最後，膜的透氣性或透氣性是生物電子應用中氣體或養分與環境交換所必需的。水蒸氣透過率研究顯示，懸置在裸眼上的10 nm厚和30 nm厚的懸空VDWTFs的水蒸氣透過率分別為34和26 mg·cm-2·h-1 (圖2M和圖2N)，大約是典型的皮膚失水率(TEWL)的6-8倍(4.4 mg·cm-2·h-1)。連續VDWTFs的這種通透性歸因於交錯納米片結構，交錯納米片結構周圍纏繞著高度互聯的納米通道網路(通道厚度由納米片厚度決定，約為3 nm)。

由於其特殊的延展性、適應性和透氣性，VDWTFs可以直接與生物體融合，形成無縫的電子-生物混合體。盡管之前的嘗試試圖用電活性材料來增強植物功能，或簡單地將植物用作非常規的支持基底，作者的方法是將VDWTFs轉移到葉子上，形成葉柵晶體管，其中所述植物葉片起調制門的作用，並構成所述裝置的有源部分。作者選擇葉肉中含有豐富電解質的 Senecio mandraliscae 的葉子作為模型系統來研究葉柵晶體管(圖3A)。對於葉柵晶體管的操作(圖3B)，VDWTF通道與蛇形網格Au電極接觸(圖3C)，以防止粗糙的葉子表面的局部應變破壞Au薄膜電極，而插入的鎢探針與所述葉片內的電解液建立電接觸，以形成柵電極。通過光學顯微鏡(圖3D)和SEM結果(圖3E)證實，轉移的VDWTFs形成了一個高度共形的完全順從的界面，。

葉柵晶體管的功能依賴於離子門效應(在葉柵電解液中)來調節VDWTFs的電子特性，因此微觀共形界面是有效門控的必要條件。葉柵晶體管具有典型的n通道傳輸曲線，開關比約100 (圖3F-3H)。相對較低的開/關比受到晶體管通道的直接漏電流(從葉柵通過直接電阻耦合)的限制。具有高保形界面和高效的柵耦合，葉柵晶體管可以在生物系統耐受的低工作電壓下工作。

VDWTFs可以通過一個高度適形的界面轉移到人體皮膚上形成皮膚柵晶體管。在皮膚中，電解質有助於導電，調節pH值水平，並控制身體的水合系統。VDWTFs與皮膚紋理的適形集成導致了皮膚柵晶體管，其中人體皮膚中的電解質有效地調節了VDWTFs中的傳導(圖4A和4B)。適當的皮膚柵晶體管功能需要保形界面，VDWTF通道和皮膚之間有密切的相互作用，其中皮膚可以用一個由電容器和電阻組成的並聯電路模擬，真皮和下面的皮下組織可以用一個電阻模擬(圖4B)。

作者研究了獨立式VDWTF在Ecoflex硅橡膠製成的前臂皮膚復製品上的一致性，並將其與在1.6 μm厚PI基底上支撐的相同VDWTF進行了比較(圖4C)。獨立的VDWTF適應皮膚紋理，並使一個良好的適形界面沒有明顯的開裂或撕裂。相比之下，1.6 μm厚的PI基底和VDWTF與PI基底的保角接觸要少得多，大多數細微的皮膚紋理都被隱藏了，比如表面皺紋和凹坑(圖4C)。輪廓測量高度剖面分析顯示，覆蓋了獨立VDWTF的皮膚復制體的表面形貌與未覆蓋VDWTF的皮膚復制體的表面形貌基本相同(圖4D和4E)，表明界面為完全保形界面。相比之下，對於1.6 μm厚PI基底支撐的VDWTF覆蓋區域(圖4F和4G)，表面形貌基本平坦，說明1.6 μm厚的PI基底已經太厚，無法自然適應皮膚紋理，無法形成微觀共形界面。

薄膜與表面形貌形成保角界面的能力可以由抗彎剛度決定。多層膜的有效抗彎剛度( EI )可以描述為：

式中，中性的 h 表示中性機械平面， i 表示薄膜的第 i 層， hi 、 Ei 、 vi 分別代表厚度、彈性模量和泊松比， N 為層數。由於薄膜厚度小，彈性模量低，10 nm厚度的VDWTF薄膜的抗彎剛度為4.2 10-9 GPa·μm3，比1.6 μm厚度的VDWTF/PI薄膜(0.97 GPa·μm3)的抗彎剛度小了約8個數量級。

移植到人體皮膚上的VDWTFs對變化的皮膚紋理表現出良好的自然適應性，並在拉伸、擠壓和鬆弛循環過程中保持適形接觸，而不出現明顯的破裂或剝落(圖4H)，突出了VDWTFs對動態進化的生物基質的高度適應性。相比之下，轉移到人體皮膚上的CVDTFs在皮膚受到類似變形時容易斷裂和剝落。圖4I顯示了皮膚復製品上兩種薄膜的剩餘面積與擠壓和拉伸循環的數量之間的關系。由於獨立的CVDTFs不夠堅固，無法進行處理和轉移，因此它們被轉移到具有甲基丙烯酸甲酯(MMA)基底支撐的皮膚復製品上。在轉移過程之後，一旦MMA被丙酮蒸汽溶解掉，CVDTFs迅速脫落。剩餘面積瞬間減小到原始面積的50%左右，經過100次拉伸循環後，進一步減小到原始面積的40%，且大多為斷裂區域。斷裂和剝落是由於膜-皮膚界面不穩定，這與其有限的伸展性、整合性和較差的潤濕性有關。相比之下，VDWTFs對動態變化的皮膚復製品表現出優越的拉伸性能和一致性，沒有明顯的斷裂或剝落，在重復擠壓和拉伸循環後，基本上保持100%的表面覆蓋。

在適用於生物系統的低工作電壓下，皮膚柵VDWTF晶體管的輸出和傳輸曲線顯示了預期的晶體管功能(圖4J和4K)。此外，皮膚柵VDWTF晶體管在經歷各種機械變形時也能保持穩定運行(圖4L)，為在電生理信號探測和放大方面的應用奠定了基礎。

考慮到許多生物電位信號顯示瞬態響應，作者評估了皮膚柵晶體管的頻率響應。皮膚柵晶體管的響應時間τ是通過測量在20 μs脈沖下100 mV柵電壓下的電流響應來探測的(圖5A)。用指數函數擬合實驗數據，得到了7μs的響應時間(圖5B)。此外，皮膚柵晶體管的截止頻率(跨導比其平台值下降3 dB)約為100 kHz (圖5C)，這足以監測來自人體的大多數電生理信號。

作者研製了用於心電監測(ECG)的皮膚柵VDWTF晶體管。在本測量中，將VDWTF墊放置在左前臂上，將柵極貼附在對稱的位置(右前臂) (圖5D)，每個VDWTF墊與附近的Ag/AgCl電極工作以進行比較。在傳統Ag/AgCl電極測量心電時，常見的挑戰是由於滑動、一致粘附引起的運動偽影，以及皮膚變形引起的電極-皮膚界面的機械失配，導致信噪比(SNR)大大降低，從運動前的44.3 dB (圖5E)下降到運動時的28.5 dB (圖5F和5G)。使用保形皮膚柵晶體管，運動偽影得到了緩解，實現了基本相當的信噪比，在人體運動前為49.8 dB (圖5E)，在人體運動時為49.2 dB (圖5F和5G)。在運動偽影減少的情況下，皮膚柵晶體管記錄的心電信號具有清晰的P波、QRS波和T波，在人體運動過程中沒有異常偏差，基線相對穩定(圖5F和5G)。相比之下，這種精細信號不易被Ag/AgCl電極分辨(圖5G)。

高保真、實時的腦電圖(EEG)記錄對於監測大腦活動、研究認知行為和深入了解各種神經系統疾病都很重要。大腦活動可以分為5個頻段：δ波(0-4 Hz)、θ波(4-8 Hz)、α波(8-12 Hz)、β波(12-30 Hz)和γ波(> 30 Hz)，每個頻段都與不同的精神狀態相關。為了測試它們獲取高質量神經生理信號的能力，根據國際10-20腦電圖電極放置系統，作者將VDWTF晶體管放置在前額左側(Fp1)，並記錄相對於放置在左側枕部的參考電極(O1)的電壓差異(圖5H)。當受試者閉上眼睛放鬆時，腦電背景通常以後顯性α節律(後顯性節律)為特徵，具有顯著的8-12 Hz (α)振盪(圖5I和5J)，與冥想、正專注等大腦活動相對應，可降低應激水平。α節律通常在睜眼時顯著衰減，從皮膚柵晶體管測量的腦電圖信號譜圖中可以清楚地看到(圖5K)，顯示α節律的動態活動與周期性的閉眼和睜開相關。

在這里，作者報道了由二維納米片組裝而成的機械堅固的獨立式VDWTFs，用於高拉伸、適應性、保形和透氣的薄膜電子器件。納米片之間的無鍵VDW界面使滑動和旋轉的自由度，以呈現非凡的機械靈活性、延展性和延展性。交錯納米片結構還具有納米通道的滲透網路，具有優異的滲透性或透氣性。超薄的獨立式VDWTFs結構堅固，與生物軟組織具有良好的力學匹配，自然適應顯微地形，並通過高度共形界面直接與生物體結合，賦予生物體電子功能。因此，VDWTFs可以作為通用的電子薄膜，主動適應環境，同時保持足夠的電子性能，用於感測、信號放大、處理和通信。

㈣ 太陽能電池的工藝流程

現在我們使用的只要能源還是石油，但是，大家都知道石油能源遲早有一天會用完的，石油是不可再生能源，消耗完了之後，我們的機器將怎麼辦，該使用什麼能源呢?人類是會長期計劃的，現在也涌現了許多新式的能源，例如 太陽能 、風能等等，例如我們現在使用的太陽能 熱水器 、太陽能電池，各種各樣的太陽能產品出現，那麼太陽能電池片是怎麼製造出現的呢?下文將會詳解講解一下。

太陽能電池片的生產工藝流程分為矽片檢測--表面制絨及酸洗--擴散制結--去磷硅玻璃--等離子刻蝕及酸洗--鍍減反射膜--絲網印刷--快速燒結等。具體介紹如下:
一、矽片檢測矽片是太陽能電池片的載體，矽片質量的好壞直接決定了太陽能電池片轉換效率的高低，因此需要對來料矽片進行檢測。在進行少子壽命和 電阻 率檢測之前，需要先對矽片的對角線、微裂紋進行檢測，並自動剔除破損矽片。矽片檢測設備能夠自動裝片和卸片，並且能夠將不合格品放到固定位置，從而提高檢測精度和效率。
二、表面制絨單晶硅絨面的制備是利用硅的各向異性腐蝕，在每平方厘米硅表面形成幾百萬個四面方錐體也即金字塔結構。制備絨面前，矽片須先進行初步表面腐蝕，用鹼性或酸性腐蝕液蝕去約20~25μm，在腐蝕絨面後，進行一般的化學清洗。經過表面准備的矽片都不宜在水中久存，以防沾污，應盡快擴散制結。
三、擴散制結太陽能電池需要一個大面積的PN結以實現光能到電能的轉換，而擴散爐即為製造太陽能電池PN結的專用設備。管式擴散爐主要由石英舟的上下載部分、廢氣室、爐體部分和氣櫃部分等四大部分組成。擴散一般用三氯氧磷液態源作為擴散源。製造PN結是太陽電池生產最基本也是最關鍵的工序。因為正是PN結的形成，才使電子和空穴在流動後不再回到原處，這樣就形成了電流，用導線將電流引出，就是直流電。

四、去磷硅玻璃該工藝用於太陽能電池片生產製造過程中，通過化學腐蝕法也即把矽片放在氫氟酸溶液中浸泡，使其產生化學反應生成可溶性的絡和物六氟硅酸，以去除擴散制結後在矽片表面形成的一層磷硅玻璃。氫氟酸能夠溶解二氧化硅是因為氫氟酸與二氧化硅反應生成易揮發的四氟化硅氣體。若氫氟酸過量，反應生成的四氟化硅會進一步與氫氟酸反應生成可溶性的絡和物六氟硅酸。
五、等離子刻蝕由於在擴散過程中，即使採用背靠背擴散，矽片的所有表麵包括邊緣都將不可避免地擴散上磷。PN結的正面所收集到的光生電子會沿著邊緣擴散有磷的區域流到PN結的背面，而造成短路。因此，必須對太陽能電池周邊的摻雜硅進行刻蝕，以去除電池邊緣的PN結。
通常採用等離子刻蝕技術完成這一工藝。等離子刻蝕是在低壓狀態下，反應氣體CF4的母體分子在射頻功率的激發下，產生電離並形成等離子體。等離子體是由帶電的電子和離子組成，反應腔體中的氣體在電子的撞擊下，除了轉變成離子外，還能吸收能量並形成大量的活性基團。活性反應基團由於擴散或者在電場作用下到達SiO2表面，在那裡與被刻蝕材料表面發生化學反應，並形成揮發性的反應生成物脫離被刻蝕物質表面，被真空系統抽出腔體。
六、鍍減反射膜拋光硅表面的反射率為35%,為了減少表面反射,提高電池的轉換效率,需要沉積一層氮化硅減反射膜。工業生產中常採用PECVD設備制備減反射膜。PECVD即等離子增強型化學氣相沉積。它的技術原理是利用低溫等離子體作能量源，樣品置於低氣壓下輝光放電的陰極上，利用輝光放電使樣品升溫到預定的溫度，然後通入適量的反應氣體SiH4和NH3，氣體經一系列化學反應和等離子體反應，在樣品表面形成固態薄膜即氮化硅薄膜。
一般情況下，使用這種等離子增強型化學氣相沉積的方法沉積的薄膜厚度在70nm左右。這樣厚度的薄膜具有光學的功能性。利用薄膜干涉原理，可以使光的反射大為減少，電池的短路電流和輸出就有很大增加，效率也有相當的提高。

七、絲網印刷太陽電池經過制絨、擴散及PECVD等工序後，已經製成PN結，可以在光照下產生電流，為了將產生的電流導出，需要在電池表面上製作正、負兩個電極。製造電極的方法很多，而絲網印刷是目前製作太陽電池電極最普遍的一種生產工藝。絲網印刷是採用壓印的方式將預定的圖形印刷在基板上，該設備由電池背面銀鋁漿印刷、電池背面鋁漿印刷和電池正面銀漿印刷三部分組成。
其工作原理為:利用絲網圖形部分網孔透過漿料，用刮刀在絲網的漿料部位施加一定壓力，同時朝絲網另一端移動。油墨在移動中被刮刀從圖形部分的網孔中擠壓到基片上。由於漿料的粘性作用使印跡固著在一定范圍內，印刷中刮板始終與絲網印版和基片呈線性接觸，接觸線隨刮刀移動而移動，從而完成印刷行程。
八、快速燒結經過絲網印刷後的矽片，不能直接使用，需經燒結爐快速燒結，將有機樹脂粘合劑燃燒掉，剩下幾乎純粹的、由於玻璃質作用而密合在矽片上的銀電極。燒結爐分為預燒結、燒結、降溫冷卻三個階段。預燒結階段目的是使漿料中的高分子粘合劑分解、燃燒掉，此階段溫度慢慢上升;燒結階段中燒結體內完成各種物理化學反應，形成電阻膜結構，使其真正具有電阻特性，該階段溫度達到峰值;降溫冷卻階段，玻璃冷卻硬化並凝固，使電阻膜結構固定地粘附於基片上。

㈤ 如果用化學氣相沉積法在矽片上鍍鋁，請問最大厚度能夠達到多少

我看到過日本的樣品通過CVD法可以做到2mm，國內的我看到的是0.3mm，不知道有沒有更好的，我也在尋找。

㈥ 請問太陽能電池（矽片）的生產工藝原理是怎樣的

太陽能電池片生產製造工藝

太陽能電池片的生產工藝流程分為矽片檢測——表面制絨——擴散制結——去磷硅玻璃——等離子刻蝕——鍍減反射膜——絲網印刷——快速燒結等。具體介紹如下：

一、矽片檢測

矽片是太陽能電池片的載體，矽片質量的好壞直接決定了太陽能電池片轉換效率的高低，因此需要對來料矽片進行檢測。該工序主要用來對矽片的一些技術參數進行在線測量，這些參數主要包括矽片表面不平整度、少子壽命、電阻率、P/N型和微裂紋等。該組設備分自動上下料、矽片傳輸、系統整合部分和四個檢測模塊。其中，光伏矽片檢測儀對矽片表面不平整度進行檢測,同時檢測矽片的尺寸和對角線等外觀參數；微裂紋檢測模塊用來檢測矽片的內部微裂紋；另外還有兩個檢測模組，其中一個在線測試模組主要測試矽片體電阻率和矽片類型，另一個模塊用於檢測矽片的少子壽命。在進行少子壽命和電阻率檢測之前，需要先對矽片的對角線、微裂紋進行檢測，並自動剔除破損矽片。矽片檢測設備能夠自動裝片和卸片，並且能夠將不合格品放到固定位置，從而提高檢測精度和效率。

二、表面制絨

單晶硅絨面的制備是利用硅的各向異性腐蝕，在每平方厘米硅表面形成幾百萬個四面方錐體也即金字塔結構。由於入射光在表面的多次反射和折射，增加了光的吸收，提高了電池的短路電流和轉換效率。硅的各向異性腐蝕液通常用熱的鹼性溶液，可用的鹼有氫氧化鈉，氫氧化鉀、氫氧化鋰和乙二胺等。大多使用廉價的濃度約為1%的氫氧化鈉稀溶液來制備絨面硅，腐蝕溫度為70-85℃。為了獲得均勻的絨面，還應在溶液中酌量添加醇類如乙醇和異丙醇等作為絡合劑，以加快硅的腐蝕。制備絨面前，矽片須先進行初步表面腐蝕，用鹼性或酸性腐蝕液蝕去約20～25μm，在腐蝕絨面後，進行一般的化學清洗。經過表面准備的矽片都不宜在水中久存，以防沾污，應盡快擴散制結。

三、擴散制結

太陽能電池需要一個大面積的PN結以實現光能到電能的轉換，而擴散爐即為製造太陽能電池PN結的專用設備。管式擴散爐主要由石英舟的上下載部分、廢氣室、爐體部分和氣櫃部分等四大部分組成。擴散一般用三氯氧磷液態源作為擴散源。把P型矽片放在管式擴散爐的石英容器內，在850---900攝氏度高溫下使用氮氣將三氯氧磷帶入石英容器，通過三氯氧磷和矽片進行反應，得到磷原子。經過一定時間，磷原子從四周進入矽片的表面層，並且通過硅原子之間的空隙向矽片內部滲透擴散，形成了N型半導體和P型半導體的交界面，也就是PN結。這種方法制出的PN結均勻性好,方塊電阻的不均勻性小於百分之十,少子壽命可大於10ms。製造PN結是太陽電池生產最基本也是最關鍵的工序。因為正是PN結的形成，才使電子和空穴在流動後不再回到原處，這樣就形成了電流，用導線將電流引出，就是直流電。

四、去磷硅玻璃

該工藝用於太陽能電池片生產製造過程中，通過化學腐蝕法也即把矽片放在氫氟酸溶液中浸泡，使其產生化學反應生成可溶性的絡和物六氟硅酸，以去除擴散制結後在矽片表面形成的一層磷硅玻璃。在擴散過程中，POCL3與O2反應生成P2O5淀積在矽片表面。P2O5與Si反應又生成SiO2和磷原子，這樣就在矽片表面形成一層含有磷元素的SiO2，稱之為磷硅玻璃。去磷硅玻璃的設備一般由本體、清洗槽、伺服驅動系統、機械臂、電氣控制系統和自動配酸系統等部分組成，主要動力源有氫氟酸、氮氣、壓縮空氣、純水，熱排風和廢水。氫氟酸能夠溶解二氧化硅是因為氫氟酸與二氧化硅反應生成易揮發的四氟化硅氣體。若氫氟酸過量，反應生成的四氟化硅會進一步與氫氟酸反應生成可溶性的絡和物六氟硅酸。

五、等離子刻蝕

由於在擴散過程中，即使採用背靠背擴散，矽片的所有表麵包括邊緣都將不可避免地擴散上磷。PN結的正面所收集到的光生電子會沿著邊緣擴散有磷的區域流到PN結的背面，而造成短路。因此，必須對太陽能電池周邊的摻雜硅進行刻蝕，以去除電池邊緣的PN結。通常採用等離子刻蝕技術完成這一工藝。等離子刻蝕是在低壓狀態下，反應氣體CF4的母體分子在射頻功率的激發下，產生電離並形成等離子體。等離子體是由帶電的電子和離子組成，反應腔體中的氣體在電子的撞擊下，除了轉變成離子外，還能吸收能量並形成大量的活性基團。活性反應基團由於擴散或者在電場作用下到達SiO2表面，在那裡與被刻蝕材料表面發生化學反應，並形成揮發性的反應生成物脫離被刻蝕物質表面，被真空系統抽出腔體。

六、鍍減反射膜

拋光硅表面的反射率為35%,為了減少表面反射,提高電池的轉換效率,需要沉積一層氮化硅減反射膜。現在工業生產中常採用PECVD設備制備減反射膜。PECVD即等離子增強型化學氣相沉積。它的技術原理是利用低溫等離子體作能量源，樣品置於低氣壓下輝光放電的陰極上，利用輝光放電使樣品升溫到預定的溫度，然後通入適量的反應氣體SiH4和NH3，氣體經一系列化學反應和等離子體反應，在樣品表面形成固態薄膜即氮化硅薄膜。一般情況下，使用這種等離子增強型化學氣相沉積的方法沉積的薄膜厚度在70nm左右。這樣厚度的薄膜具有光學的功能性。利用薄膜干涉原理，可以使光的反射大為減少，電池的短路電流和輸出就有很大增加，效率也有相當的提高。

七、絲網印刷

太陽電池經過制絨、擴散及PECVD等工序後，已經製成PN結，可以在光照下產生電流，為了將產生的電流導出，需要在電池表面上製作正、負兩個電極。製造電極的方法很多，而絲網印刷是目前製作太陽電池電極最普遍的一種生產工藝。絲網印刷是採用壓印的方式將預定的圖形印刷在基板上，該設備由電池背面銀鋁漿印刷、電池背面鋁漿印刷和電池正面銀漿印刷三部分組成。其工作原理為：利用絲網圖形部分網孔透過漿料，用刮刀在絲網的漿料部位施加一定壓力，同時朝絲網另一端移動。油墨在移動中被刮刀從圖形部分的網孔中擠壓到基片上。由於漿料的粘性作用使印跡固著在一定范圍內，印刷中刮板始終與絲網印版和基片呈線性接觸，接觸線隨刮刀移動而移動，從而完成印刷行程。

八、快速燒結

經過絲網印刷後的矽片，不能直接使用，需經燒結爐快速燒結，將有機樹脂粘合劑燃燒掉，剩下幾乎純粹的、由於玻璃質作用而密合在矽片上的銀電極。當銀電極和晶體硅在溫度達到共晶溫度時，晶體硅原子以一定的比例融入到熔融的銀電極材料中去，從而形成上下電極的歐姆接觸，提高電池片的開路電壓和填充因子兩個關鍵參數，使其具有電阻特性，以提高電池片的轉換效率。

燒結爐分為預燒結、燒結、降溫冷卻三個階段。預燒結階段目的是使漿料中的高分子粘合劑分解、燃燒掉，此階段溫度慢慢上升；燒結階段中燒結體內完成各種物理化學反應，形成電阻膜結構，使其真正具有電阻特性，該階段溫度達到峰值；降溫冷卻階段，玻璃冷卻硬化並凝固，使電阻膜結構固定地粘附於基片上。

九、外圍設備

在電池片生產過程中，還需要供電、動力、給水、排水、暖通、真空、特汽等外圍設施。消防和環保設備對於保證安全和持續發展也顯得尤為重要。一條年產50MW能力的太陽能電池片生產線，僅工藝和動力設備用電功率就在1800KW左右。工藝純水的用量在每小時15噸左右，水質要求達到中國電子級水GB/T11446.1-1997中EW-1級技術標准。工藝冷卻水用量也在每小時15噸左右，水質中微粒粒徑不宜大於10微米，供水溫度宜在15-20℃。真空排氣量在300M3/H左右。同時，還需要大約氮氣儲罐20立方米，氧氣儲罐10立方米。考慮到特殊氣體如硅烷的安全因素，還需要單獨設置一個特氣間，以絕對保證生產安全。另外，硅烷燃燒塔、污水處理站等也是電池片生產的必備設施。

㈦ 電鍍用到cvd了嗎

真空電鍍用得到。
真空電鍍是一種在高真空中加熱和蒸發金屬或化合物的方法，通過將蒸發的原子或分子應用於要電鍍的物體，在表面上形成金屬或化合物的薄膜。在這里，薄膜是指厚度小於1μ的薄膜。
工業應用包括裝飾、包裝紙等，將鋁沉積在金屬光澤上，作為電氣應用，用於電阻和電容器。如果地基不釋放氣體，它可以使用非金屬，而不僅僅是金屬。
此外，真空電鍍的沉積方法包括PVD（物理氣相沉積）和CVD法（化學氣相沉積）。PVD使用熱和等離子體能量蒸發固體材料，並將其沉積在基板上。CVD是一種利用熱和等離子體等能量的氣體，包括薄膜和元素，通過激發和分解在基板表面吸附和形成薄膜。
此外，PVD方法還採用真空沉積、濺射和離子電鍍等方法。CVD方法包括等離子CVD和熱CVD。由於有多種薄膜形成方法，因此有必要在考慮每個薄膜的特性和應用後進行選擇。

㈧ PVD鍍膜膜層的厚度是多少

PVD鍍膜膜層的厚度為微米級，厚度較薄，一般為0.1μm～5μm，
其中裝飾鍍膜膜層的厚度一般為0.1μm~1μm，
因此可以在幾乎不影響工件原來尺寸的情況下提高工件表面的各種物理性能和化學性能，並能夠維持工件尺寸基本不變，鍍後不須再加工。

㈨ 什麼是化學氣相沉積

化學氣相沉積是半導體技術中一種常用的薄膜生長技術，這種技術使用化學的方法來沉積薄膜。化學氣相沉積包括
MOCVDPECVD
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