طلاءات الترسيب الفيزيائي للبخار (PVD) هي تقنيات شائعة الاستخدام لإنشاء أغشية رقيقة وطلاءات أسطح. من بين الطرق الشائعة، يُعدّ التبخير الحراري والرشّ عمليتين مهمتين في الترسيب الفيزيائي للبخار. فيما يلي شرح لكل منهما:
1. التبخر الحراري
- مبدأ:تُسخّن المادة في حجرة مفرغة من الهواء حتى تتبخر أو تتسامى. ثم تتكثف المادة المتبخرة على ركيزة لتكوين طبقة رقيقة.
- عملية:
- يتم تسخين مادة المصدر (المعدن، السيراميك، وما إلى ذلك)، عادةً باستخدام التسخين المقاوم، أو شعاع الإلكترون، أو الليزر.
- بمجرد أن تصل المادة إلى نقطة التبخر، تترك الذرات أو الجزيئات المصدر وتنتقل عبر الفراغ إلى الركيزة.
- تتكثف الذرات المتبخرة على سطح الركيزة، لتشكل طبقة رقيقة.
- التطبيقات:
- تستخدم عادة لترسيب المعادن وأشباه الموصلات والعوازل.
- تشمل التطبيقات الطلاءات البصرية والتشطيبات الزخرفية والإلكترونيات الدقيقة.
- المزايا:
- معدلات ترسب عالية.
- بسيطة وفعالة من حيث التكلفة لبعض المواد.
- يمكن إنتاج أفلام عالية النقاء.
- العيوب:
- يقتصر على المواد ذات نقاط الانصهار المنخفضة أو ضغوط البخار العالية.
- تغطية خطوة ضعيفة على الأسطح المعقدة.
- سيطرة أقل على تركيب الفيلم للسبائك.
2. التلعثم
- المبدأ: يتم تسريع الأيونات من البلازما نحو مادة مستهدفة، مما يتسبب في طرد الذرات (الرش) من الهدف، والتي تترسب بعد ذلك على الركيزة.
- عملية:
- يتم وضع مادة مستهدفة (معدن، سبيكة، إلخ) في الحجرة، ويتم إدخال غاز (عادةً الأرجون).
- يتم تطبيق جهد عالي لإنشاء البلازما، التي تعمل على تأين الغاز.
- يتم تسريع الأيونات المشحونة إيجابيا من البلازما نحو الهدف المشحون سلبًا، مما يؤدي إلى إزاحة الذرات فعليًا من السطح.
- وتترسب هذه الذرات بعد ذلك على الركيزة، لتشكل طبقة رقيقة.
- التطبيقات:
- تستخدم على نطاق واسع في تصنيع أشباه الموصلات، وطلاء الزجاج، وإنشاء طلاءات مقاومة للتآكل.
- مثالي لإنشاء السبائك أو السيراميك أو الأغشية الرقيقة المعقدة.
- المزايا:
- يمكن ترسيب مجموعة واسعة من المواد، بما في ذلك المعادن، والسبائك، والأكاسيد.
- توحيد الفيلم وتغطية الخطوة بشكل ممتاز، حتى على الأشكال المعقدة.
- التحكم الدقيق في سمك الفيلم وتكوينه.
- العيوب:
- معدلات ترسيب أبطأ مقارنة بالتبخير الحراري.
- أكثر تكلفة بسبب تعقيد المعدات والحاجة إلى طاقة أعلى.
الاختلافات الرئيسية:
- مصدر الترسيب:
- تستخدم التبخر الحراري الحرارة لتبخير المواد، بينما تستخدم عملية الرش قصف الأيونات لإزالة الذرات جسديًا.
- الطاقة المطلوبة:
- تتطلب عملية التبخر الحراري عادة طاقة أقل من عملية الرش حيث أنها تعتمد على التسخين بدلاً من توليد البلازما.
- مواد:
- يمكن استخدام عملية الرشح لترسيب مجموعة أوسع من المواد، بما في ذلك المواد ذات نقاط الانصهار العالية، والتي يصعب تبخرها.
- جودة الفيلم:
- يوفر الرش بشكل عام تحكمًا أفضل في سمك الفيلم وتوحيده وتكوينه.
وقت النشر: ٢٧ سبتمبر ٢٠٢٤