Bei der Gasphasenabscheidung werden Materialien aus ihrem gasförmigen Zustand in einen festen Film auf einem Substrat umgewandelt.
Dieser Prozess wird durch verschiedene Methoden erreicht, z. B. durch Lichtbogenaufdampfung, chemische Gasphasenabscheidung (CVD) und physikalische Gasphasenabscheidung (PVD).
Jedes Verfahren umfasst spezifische Prozesse, die zur Bildung dünner Schichten führen.
Diese dünnen Schichten werden für verschiedene Anwendungen verwendet, darunter Oberflächenbeschichtungen und die Herstellung mikroelektronischer Geräte.
Lichtbogen-Gasphasenabscheidung
Bei der Arc Vapour Deposition wird ein elektrischer Lichtbogen verwendet, um ein Material zu verdampfen.
Dies geschieht in der Regel an einer kathodischen oder anodischen Elektrode, und das Material wird auf einem Substrat abgeschieden.
Das Substrat wird häufig elektrisch vorgespannt, um die Ionen des Films auf seine Oberfläche zu beschleunigen.
Das verdampfte Material ist stark ionisiert, was diese Methode von der einfachen Vakuum- oder thermischen Verdampfung unterscheidet.
Die Ionisierung begünstigt die Bildung dickerer Schichten, wodurch sich dieses Verfahren für harte und dekorative Oberflächenbeschichtungen eignet.
Bei diesem Verfahren wird ein Fluss erzeugt, indem ein Lichtbogen über die Zieloberfläche bewegt wird.
Dadurch werden Atome ausgestoßen, die sich auf dem Substrat niederschlagen und eine dünne Schicht bilden.
Chemische Abscheidung aus der Gasphase (CVD)
Bei der CVD-Beschichtung werden gasförmige oder verdampfte Ausgangsstoffe verwendet, die an der Grenzfläche zwischen Gas und Festkörper reagieren und feste Ablagerungen bilden.
Der Prozess umfasst mehrere Schritte: Transport der reagierenden gasförmigen Spezies zur Substratoberfläche, Adsorption dieser Spezies, heterogene oberflächenkatalysierte Reaktionen, Oberflächendiffusion zu den Wachstumsstellen, Keimbildung und Wachstum des Films sowie Desorption der gasförmigen Reaktionsprodukte.
Das CVD-Verfahren ist vielseitig und ermöglicht die Abscheidung einer breiten Palette von Materialien, darunter Metalle, Keramiken und Verbundwerkstoffe.
Das Verfahren arbeitet unter Wärme und niedrigem atmosphärischen Druck und gewährleistet eine gleichmäßige Beschichtung selbst auf komplex geformten Oberflächen.
Physikalische Abscheidung aus der Gasphase (PVD)
Beim PVD-Verfahren wird ein festes oder flüssiges Ausgangsmaterial in einem Vakuum verdampft.
Anschließend kondensiert der Dampf auf einer Oberfläche und bildet eine dünne Schicht.
Der Prozess findet in einer Vakuumkammer statt, um Zusammenstöße mit Gasmolekülen zu minimieren und die Abscheidung reiner und dichter Schichten zu gewährleisten.
Zu den PVD-Methoden gehören Sputtern, thermische Verdampfung, Elektronenstrahlverdampfung und Laserablation.
Jedes Verfahren trägt zur Bildung von Schichten bei, die nur wenige Atome dick sind, eine hohe Reinheit aufweisen und gut auf dem Substrat haften.
Zusammenfassung
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Aufdampfverfahren für die Bildung dünner Schichten in verschiedenen industriellen Anwendungen von entscheidender Bedeutung sind.
Jede Methode hat ihre eigenen Mechanismen und Vorteile, die auf spezifische Anforderungen wie Schichtdicke, Materialtyp und Komplexität des Substrats zugeschnitten sind.
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