PVD coatings: Thermal evaporation at sputtering

Ang PVD (Physical Vapor Deposition) coatings ay malawakang ginagamit na mga diskarte para sa paglikha ng mga manipis na pelikula at surface coatings. Kabilang sa mga karaniwang pamamaraan, ang thermal evaporation at sputtering ay dalawang mahalagang proseso ng PVD. Narito ang isang breakdown ng bawat isa:

1. Thermal Evaporation

• Prinsipyo:Ang materyal ay pinainit sa isang vacuum chamber hanggang sa ito ay sumingaw o mag-sublimate. Ang singaw na materyal pagkatapos ay condenses papunta sa isang substrate upang bumuo ng isang manipis na pelikula.
• Proseso:
• Ang pinagmumulan ng materyal (metal, ceramic, atbp.) ay pinainit, kadalasang gumagamit ng resistive heating, electron beam, o laser.
• Kapag ang materyal ay umabot sa punto ng pagsingaw nito, ang mga atom o molekula ay umalis sa pinagmulan at naglalakbay sa vacuum patungo sa substrate.
• Ang mga evaporated atoms ay nagpapalapot sa ibabaw ng substrate, na bumubuo ng isang manipis na layer.
• Mga Application:
• Karaniwang ginagamit upang magdeposito ng mga metal, semiconductor, at insulator.
• Kasama sa mga application ang optical coatings, decorative finish, at microelectronics.
• Mga kalamangan:
• Mataas na rate ng deposition.
• Simple at cost-effective para sa ilang mga materyales.
• Makakagawa ng napakadalisay na pelikula.
• Mga disadvantages:
• Limitado sa mga materyales na may mababang mga punto ng pagkatunaw o mataas na presyon ng singaw.
• Mahina ang saklaw ng hakbang sa mga kumplikadong ibabaw.
• Mas kaunting kontrol sa komposisyon ng pelikula para sa mga haluang metal.

2. Sputtering

• Prinsipyo: Ang mga ions mula sa isang plasma ay pinabilis patungo sa isang target na materyal, na nagiging sanhi ng mga atom na maalis (sputtered) mula sa target, na pagkatapos ay ideposito sa substrate.
• Proseso:
• Ang isang target na materyal (metal, haluang metal, atbp.) ay inilalagay sa silid, at isang gas (karaniwang argon) ay ipinakilala.
• Ang isang mataas na boltahe ay inilapat upang lumikha ng isang plasma, na nag-ionize ng gas.
• Ang mga positibong sisingilin na mga ion mula sa plasma ay pinabilis patungo sa negatibong sinisingil na target, na pisikal na nag-aalis ng mga atomo mula sa ibabaw.
• Ang mga atomo na ito ay nagdeposito sa substrate, na bumubuo ng isang manipis na pelikula.
• Mga Application:
• Malawakang ginagamit sa paggawa ng semiconductor, coating glass, at paggawa ng wear-resistant coatings.
• Tamang-tama para sa paggawa ng haluang metal, ceramic, o kumplikadong manipis na mga pelikula.
• Mga kalamangan:
• Maaaring magdeposito ng malawak na hanay ng mga materyales, kabilang ang mga metal, haluang metal, at mga oxide.
• Napakahusay na pagkakapareho ng pelikula at saklaw ng hakbang, kahit na sa kumplikadong mga hugis.
• Tumpak na kontrol sa kapal at komposisyon ng pelikula.
• Mga disadvantages:
• Mas mabagal na deposition rate kumpara sa thermal evaporation.
• Mas mahal dahil sa pagiging kumplikado ng kagamitan at pangangailangan para sa mas mataas na enerhiya.

Mga Pangunahing Pagkakaiba:

• Pinagmulan ng Deposition:
• Gumagamit ang thermal evaporation ng init para mag-evaporate ng materyal, habang ang sputtering ay gumagamit ng ion bombardment upang pisikal na maalis ang mga atom.
• Kinakailangan ng Enerhiya:
• Ang thermal evaporation ay karaniwang nangangailangan ng mas kaunting enerhiya kaysa sa sputtering dahil umaasa ito sa pag-init kaysa sa pagbuo ng plasma.
• Mga materyales:
• Maaaring gamitin ang sputtering upang magdeposito ng mas malawak na hanay ng mga materyales, kabilang ang mga may mataas na punto ng pagkatunaw, na mahirap sumingaw.
• Kalidad ng Pelikula:
• Ang sputtering sa pangkalahatan ay nagbibigay ng mas mahusay na kontrol sa kapal, pagkakapareho, at komposisyon ng pelikula.