Os semicondutores de película fina são componentes essenciais da eletrónica moderna, da energia fotovoltaica e da optoelectrónica.Os materiais utilizados nestas películas finas são cuidadosamente selecionados com base nas suas propriedades eléctricas, ópticas e mecânicas.Os materiais comuns incluem metais, ligas, compostos inorgânicos, cermets, intermetálicos e compostos intersticiais.Estes materiais estão frequentemente disponíveis em pureza elevada e densidades próximas da teórica, garantindo um desempenho ótimo em várias aplicações.A escolha do material depende dos requisitos específicos da aplicação, como a condutividade, a transparência ou a durabilidade.
Pontos-chave explicados:
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Metais:
- Os metais são amplamente utilizados em semicondutores de película fina devido à sua excelente condutividade eléctrica e refletividade.
- Os metais mais comuns são o alumínio, o cobre, o ouro e a prata.
- Estes metais são frequentemente utilizados como eléctrodos ou camadas condutoras em dispositivos electrónicos.
- A elevada pureza destes metais garante uma resistência mínima e uma elevada eficiência nos circuitos eléctricos.
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Ligas metálicas:
- As ligas são combinações de dois ou mais metais, oferecendo um equilíbrio de propriedades que os metais isolados não podem proporcionar.
- Exemplos incluem o níquel-crómio (NiCr) e o titânio-tungsténio (TiW).
- As ligas são utilizadas para melhorar a adesão, reduzir a oxidação e aumentar a estabilidade térmica em aplicações de película fina.
- A composição específica da liga pode ser adaptada para satisfazer as necessidades da aplicação.
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Compostos inorgânicos:
- Os compostos inorgânicos, tais como óxidos, nitretos e carbonetos, são cruciais nos semicondutores de película fina.
- Estes materiais proporcionam excelentes propriedades isolantes, semicondutoras ou dieléctricas.
- Exemplos comuns incluem o dióxido de silício (SiO2), o óxido de alumínio (Al2O3) e o nitreto de titânio (TiN).
- Os compostos inorgânicos são frequentemente utilizados como camadas isolantes, camadas de barreira ou revestimentos protectores.
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Cermets:
- Os ceramais (cermets) são materiais compósitos compostos por fases cerâmicas e metálicas.
- Combinam a dureza e a resistência ao desgaste da cerâmica com a ductilidade e a condutividade dos metais.
- Os ceramais são utilizados em aplicações que requerem elevada durabilidade e estabilidade térmica, tais como células solares e sensores.
- As propriedades específicas dos ceramais podem ser ajustadas através da variação da proporção entre cerâmica e metal.
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Intermetálicos:
- Os compostos intermetálicos são formados entre dois ou mais metais e apresentam propriedades únicas.
- Estes materiais têm frequentemente pontos de fusão elevados, excelente resistência mecânica e boa resistência à corrosão.
- Exemplos incluem o alumineto de níquel (NiAl) e o alumineto de titânio (TiAl).
- Os intermetálicos são utilizados em aplicações de alta temperatura e como barreiras de difusão em semicondutores de película fina.
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Compostos intersticiais:
- Os compostos intersticiais formam-se quando pequenos átomos, como o carbono ou o azoto, ocupam os sítios intersticiais de uma rede metálica.
- Estes compostos são conhecidos pela sua dureza, elevados pontos de fusão e estabilidade química.
- Exemplos incluem o carboneto de titânio (TiC) e o carboneto de tungsténio (WC).
- Os compostos intersticiais são utilizados em revestimentos resistentes ao desgaste e como máscaras duras no processamento de semicondutores.
Cada um destes materiais desempenha um papel crítico no desempenho e funcionalidade dos semicondutores de película fina.A seleção do material adequado depende dos requisitos específicos da aplicação, incluindo a condutividade eléctrica, a estabilidade térmica, a resistência mecânica e a resistência ambiental.A elevada pureza e as densidades próximas da teórica são essenciais para garantir a fiabilidade e a eficiência dos semicondutores de película fina em várias aplicações de alta tecnologia.
Tabela de resumo:
| Tipo de material | Exemplos | Propriedades principais | Aplicações |
|---|---|---|---|
| Metais | Alumínio, Cobre, Ouro, Prata | Elevada condutividade eléctrica, refletividade e elevada pureza | Eléctrodos, camadas condutoras em dispositivos electrónicos |
| Ligas | Níquel-Crómio (NiCr), Titânio-Tungsténio (TiW) | Melhor aderência, estabilidade térmica e resistência à oxidação | Adaptado para aplicações específicas de película fina |
| Compostos inorgânicos | Dióxido de silício (SiO2), Óxido de alumínio (Al2O3), Nitreto de titânio (TiN) | Propriedades isolantes, semicondutoras ou dieléctricas | Camadas isolantes, camadas de barreira, revestimentos protectores |
| Cermets | Compósitos de cerâmica e metal | Dureza, resistência ao desgaste, ductilidade e condutividade | Células solares, sensores, aplicações de elevada durabilidade |
| Intermetálicos | Alumineto de níquel (NiAl), Alumineto de titânio (TiAl) | Elevados pontos de fusão, resistência mecânica, resistência à corrosão | Aplicações a altas temperaturas, barreiras de difusão |
| Compostos intersticiais | Carboneto de titânio (TiC), carboneto de tungsténio (WC) | Dureza, pontos de fusão elevados, estabilidade química | Revestimentos resistentes ao desgaste, máscaras duras no processamento de semicondutores |
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