Physical Vapor Deposition (PVD) ist ein Verfahren zur Abscheidung dünner Schichten von Materialien auf einem Substrat durch physikalische Verdampfung des Ausgangsmaterials unter Vakuumbedingungen. Das Verfahren umfasst drei Hauptschritte: die Vergasung des Beschichtungsmaterials, den Transport des Dampfes durch einen Niederdruckbereich und die Kondensation des Dampfes auf dem Substrat zur Bildung der Dünnschicht. Zu den PVD-Verfahren gehören u. a. die Vakuumverdampfung, die Sputtering-Beschichtung, die Lichtbogenplasmabeschichtung und die Ionenbeschichtung. Diese Verfahren sind bekannt für ihre schnelle Abscheidungsgeschwindigkeit, starke Haftung, gute Beugung und ihren breiten Anwendungsbereich. PVD-Beschichtungen sind besonders nützlich bei Anwendungen, die Härte und Verschleißfestigkeit erfordern. Sie sind umweltfreundlich und eignen sich daher für medizinische Implantate und andere kritische Anwendungen.
Vergasung des Beschichtungsmaterials:
Der erste Schritt bei der PVD-Beschichtung besteht darin, das abzuscheidende Material in einen dampfförmigen Zustand zu überführen. Dies kann durch verschiedene Methoden wie Verdampfung, Sublimation oder Sputtern erreicht werden. Bei der Verdampfung wird das Material in einem Vakuum bis zu seinem Siedepunkt erhitzt, wodurch es in einen Dampfzustand übergeht. Bei der Sublimation wird ein Feststoff direkt in ein Gas umgewandelt, ohne die flüssige Phase zu durchlaufen. Beim Sputtern, einer weit verbreiteten Methode, werden die Atome durch Impulsaustausch aus dem Material herausgeschleudert, wenn es mit hochenergetischen Teilchen beschossen wird.Transport des Dampfes:
Sobald sich das Material im Dampfzustand befindet, muss es zum Substrat transportiert werden. Dies geschieht in einer Niederdruckumgebung, in der Regel in einer Vakuumkammer, in der die Kollisionen mit anderen Gasmolekülen minimiert werden und der Dampf auf direktem Weg zum Substrat gelangt. Der niedrige Druck trägt auch dazu bei, die Reinheit des Dampfes zu erhalten und den Abscheidungsprozess zu steuern.
Kondensation des Dampfes:
