Abscheidungsprodukte sind Materialien, die entstehen, wenn eine Substanz kontrolliert auf einer festen Oberfläche abgeschieden wird, in der Regel Atom für Atom oder Molekül für Molekül. Diese Produkte liegen in der Regel in Form von dünnen oder dicken Schichten vor, die dazu dienen, die Eigenschaften der Substratoberfläche zu verändern, je nach der vorgesehenen Anwendung. Die Dicke dieser Schichten kann je nach Abscheidungsmethode und verwendetem Material von einem einzigen Atom (Nanometer) bis zu mehreren Millimetern reichen.
Die Abscheidungsmethoden sind vielfältig und umfassen Techniken wie Sprühen, Schleuderbeschichtung, Plattieren und Vakuumabscheidung. Insbesondere die Vakuumbeschichtung ist ein weit gefasster Begriff, der verschiedene oberflächentechnische Verfahren umfasst, mit denen Materialien auf Substrate aufgebracht werden. Diese Beschichtungen können metallisch (z. B. Kadmium, Chrom, Kupfer, Nickel, Titan) oder nichtmetallisch (z. B. keramische Verbundwerkstoffe wie Kohlenstoff/Kohlenstoff, Kohlenstoff/Siliziumkarbid) sein.
Die Vakuumbeschichtungstechnologien lassen sich in die physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) und die chemische Gasphasenabscheidung (CVD) einteilen. Bei der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD) wird ein Material aus einem flüssigen oder festen Zustand in einen Dampf kondensiert, während bei der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) eine chemische Reaktion zur Erzeugung des Dampfes führt. Diese Verfahren werden häufig in einer Vakuumumgebung durchgeführt, die auch den Einsatz eines Plasmas beinhalten kann, um der Oberfläche kinetische Energie zuzuführen, was niedrigere Verarbeitungstemperaturen ermöglicht.
Die Vakuumumgebung ist für die Materialabscheidung vorteilhaft, da sie es dem verdampften oder gesputterten Material ermöglicht, durch die Kammer zu wandern und sich ohne Störung durch Luftmoleküle auf dem Substrat abzusetzen, was zu einer gleichmäßigen Schicht führt. Nach der Abscheidung kühlt das System ab, bevor das Vakuum unterbrochen und die Kammer in die Atmosphäre entlüftet wird.
Zu den gängigen Beschichtungsverfahren für die Vakuumbeschichtung gehört die physikalische Abscheidung, bei der eine dünne Schicht eines Feststoffs mit mechanischen, elektromechanischen oder thermodynamischen Mitteln erzeugt wird. Beispiele für physikalische Abscheidungen sind alltägliche Vorgänge wie die Bildung von Frost.
Es gibt zahlreiche Anwendungen für Dünnschichtprodukte, darunter Schutzschichten, optische Beschichtungen, dekorative Beschichtungen, elektrisch funktionierende Beschichtungen, Biosensoren, plasmonische Geräte, Dünnschicht-Photovoltaikzellen und Dünnschichtbatterien.
Die chemischen Prozesse, die bei der Abscheidung aus der Gasphase zum Einsatz kommen, sind komplex und konkurrenzfähig und beinhalten Elemente wie Zielmaterialien, Abscheidungstechnologie, Kammerdruck und Substrattemperatur. Die Zielmaterialien reichen von Metallen bis zu Halbleitern, und zu den Abscheidungstechnologien gehören Methoden wie Elektronenstrahllithografie, Atomlagenabscheidung, chemische Gasphasenabscheidung bei Atmosphärendruck und plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung. Der Druck in der Kammer und die Temperatur des Substrats spielen eine entscheidende Rolle, wenn es darum geht, welche Art von Material abgeschieden werden kann und wie schnell es verdampft bzw. einen Dampf bildet.
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