PVD-pinnoitteet (Physical Vapor Deposition) ovat laajalti käytettyjä tekniikoita ohutkalvojen ja pinnoitteiden valmistukseen. Yleisimpiä menetelmiä ovat terminen haihdutus ja sputterointi, jotka ovat kaksi tärkeää PVD-prosessia. Tässä on erittely kummastakin:
1. Terminen haihtuminen
- Periaate:Materiaalia kuumennetaan tyhjiökammiossa, kunnes se haihtuu tai sublimoituu. Höyrystynyt materiaali tiivistyy sitten alustalle muodostaen ohuen kalvon.
- Käsitellä:
- Lähdemateriaalia (metallia, keraamia jne.) lämmitetään, yleensä resistiivisellä lämmityksellä, elektronisuihkulla tai laserilla.
- Kun materiaali saavuttaa haihtumispisteensä, atomit tai molekyylit poistuvat lähteestä ja kulkeutuvat tyhjiön läpi substraattiin.
- Haihtuneet atomit tiivistyvät substraatin pinnalle muodostaen ohuen kerroksen.
- Sovellukset:
- Yleisesti käytetty metallien, puolijohteiden ja eristeiden kerrostamiseen.
- Sovelluksia ovat optiset pinnoitteet, koristeelliset viimeistelyt ja mikroelektroniikka.
- Edut:
- Korkea laskeumanopeus.
- Yksinkertainen ja kustannustehokas tietyille materiaaleille.
- Voi tuottaa erittäin puhtaita kalvoja.
- Haittoja:
- Rajoitettu materiaaleille, joilla on alhainen sulamispiste tai korkea höyrynpaine.
- Huono askelmien peitto monimutkaisilla pinnoilla.
- Vähemmän hallintaa seosten kalvokoostumukseen.
2. Sputterointi
- Periaate: Plasmasta lähtevät ionit kiihdytetään kohti kohdemateriaalia, jolloin atomien irtoaminen (sputterointi) kohteesta aiheuttaa atomien kerrostumisen alustalle.
- Käsitellä:
- Kohdemateriaali (metalli, seos jne.) asetetaan kammioon ja kaasua (yleensä argonia) johdetaan.
- Korkeajännitettä käytetään plasman luomiseen, joka ionisoi kaasun.
- Plasman positiivisesti varautuneet ionit kiihtyvät kohti negatiivisesti varautunutta kohdetta, irrottaen fyysisesti atomeja pinnalta.
- Nämä atomit kerrostuvat sitten substraatille muodostaen ohuen kalvon.
- Sovellukset:
- Käytetään laajalti puolijohteiden valmistuksessa, lasin pinnoittamisessa ja kulutusta kestävien pinnoitteiden luomisessa.
- Ihanteellinen metalliseosten, keraamien tai monimutkaisten ohutkalvojen valmistukseen.
- Edut:
- Voidaan kerrostaa monenlaisia materiaaleja, mukaan lukien metalleja, metalliseoksia ja oksideja.
- Erinomainen kalvon tasaisuus ja porrastettu peittokyky jopa monimutkaisissa muodoissa.
- Tarkka kalvon paksuuden ja koostumuksen hallinta.
- Haittoja:
- Hitaammat laskeutumisnopeudet verrattuna lämpöhaihtumiseen.
- Kalliimpi laitteiden monimutkaisuuden ja suuremman energiantarpeen vuoksi.
Keskeiset erot:
- Laskeuman lähde:
- Terminen haihdutus käyttää lämpöä materiaalin haihduttamiseen, kun taas sputterointi käyttää ionipommitusta atomien fyysiseen irrottamiseen.
- Vaadittu energia:
- Terminen haihduttaminen vaatii tyypillisesti vähemmän energiaa kuin sputterointi, koska se perustuu lämmitykseen plasman muodostumisen sijaan.
- Materiaalit:
- Sputterointia voidaan käyttää laajemman materiaalivalikoiman kerrostamiseen, mukaan lukien korkean sulamispisteen omaavat ja vaikeasti haihdutettavat materiaalit.
- Elokuvan laatu:
- Sputterointi tarjoaa yleensä paremman hallinnan kalvon paksuuteen, tasaisuuteen ja koostumukseen.
Julkaisuaika: 27.9.2024