Die physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) umfasst verschiedene Verfahren, bei denen Materialien von einer kondensierten Phase in eine Dampfphase und dann wieder in eine kondensierte Dünnschicht auf einem Substrat umgewandelt werden. Zu den wichtigsten PVD-Verfahren gehören das Sputtern und das Aufdampfen, die jeweils ihre eigenen Untertechniken und Anwendungen haben.
Sputtern ist ein Verfahren, bei dem Atome aus einem festen Zielmaterial durch Energiezufuhr in eine gasförmige Phase geschleudert und dann auf einem Substrat abgeschieden werden. Diese Technik umfasst mehrere Untertypen:
- Magnetron-Sputtering: Durch ein Magnetfeld werden die Elektronen in der Nähe der Oberfläche des Targets eingefangen, wodurch die Ionisierung des Sputtergases erhöht und die Sputterrate gesteigert wird.
- Ionenstrahl-Sputtern: Hierbei wird ein fokussierter Ionenstrahl auf das Target gerichtet, um Material auszustoßen.
- Reaktives Sputtern: Kombiniert das Sputtern mit einem reaktiven Gas, um Verbundschichten wie Oxide oder Nitride zu bilden.
- Ionenunterstütztes Sputtern: Der Prozess wird durch einen Ionenstrahl ergänzt, um die Schichteigenschaften zu verbessern.
- Gasfluss-Sputtern: Steuert den Gasfluss zur Optimierung des Abscheidungsprozesses.
Verdampfung Bei diesem Verfahren wird ein Ausgangsmaterial erhitzt, damit es verdampft und dann auf einem kühleren Substrat kondensiert, wodurch eine dünne Schicht entsteht. Dieser Prozess kann weiter kategorisiert werden in:
- Thermische Verdampfung: Direkte Erhitzung des Materials durch Widerstands- oder Induktionserwärmung.
- Elektronenstrahlverdampfung (E-Beam): Hierbei wird das Material mit einem Elektronenstrahl erhitzt, wodurch höher schmelzende Materialien verdampft werden können.
Diese PVD-Techniken werden für die Abscheidung einer Vielzahl von Materialien verwendet, darunter Metalle, Legierungen und Keramiken, mit Anwendungen, die von mechanischen und optischen bis zu chemischen und elektronischen Funktionen reichen. Die Wahl des Verfahrens hängt von den spezifischen Anforderungen an die Dünnschicht ab, wie z. B. Haftung, Dichte und Reinheit.
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