Die Dünnschichtabscheidung ist ein Verfahren, das verschiedene Techniken umfasst, um dünne Schichten von Materialien auf Substrate aufzubringen.
Diese Techniken lassen sich grob in chemische und physikalische Verfahren einteilen.
Mit diesen Verfahren lassen sich die Dicke und die Zusammensetzung der Schichten genau steuern.
So lassen sich Schichten mit spezifischen optischen, elektrischen und mechanischen Eigenschaften erzeugen.
5 Schlüsseltechniken erklärt
1. Chemische Verfahren
Chemische Gasphasenabscheidung (CVD)
Bei diesem Verfahren reagieren gasförmige Ausgangsstoffe auf einem Substrat, um eine feste Dünnschicht zu bilden.
Der Prozess kann durch den Einsatz eines Plasmas verbessert werden, was als plasmaunterstützte CVD (PECVD) bekannt ist und die Qualität der Schicht und die Abscheidungsrate verbessert.
Die Atomlagenabscheidung (Atomic Layer Deposition, ALD) ist eine weitere Variante, die die Abscheidung von Schichten auf atomarer Ebene ermöglicht und eine genaue Kontrolle über Dicke und Gleichmäßigkeit gewährleistet.
Galvanische Beschichtung, Sol-Gel, Tauchbeschichtung und Spin-Coating
Hierbei handelt es sich um weitere chemische Beschichtungsverfahren, bei denen Flüssigkeiten oder Lösungen zur Abscheidung dünner Schichten verwendet werden.
Bei der Galvanisierung werden Metallionen mit Hilfe von elektrischem Strom auf ein leitfähiges Substrat aufgebracht.
Bei der Sol-Gel- und Tauchbeschichtung wird das Substrat in eine Lösung getaucht, die nach dem Trocknen oder einer chemischen Reaktion einen Film bildet.
Die Schleuderbeschichtung wird in der Halbleiterindustrie häufig eingesetzt, um gleichmäßige dünne Schichten zu erzeugen, indem das Substrat bei hohen Geschwindigkeiten gedreht wird, während eine Lösung aufgetragen wird.
2. Physikalische Methoden
Physikalische Gasphasenabscheidung (PVD)
Zu dieser Kategorie gehören Verfahren wie Sputtern, thermische Verdampfung und Elektronenstrahlverdampfung, bei denen das Material im Vakuum verdampft und dann auf das Substrat aufgebracht wird.
Beim Sputtern werden durch den Beschuss mit energiereichen Teilchen, in der Regel Ionen, Atome aus einem Zielmaterial ausgestoßen.
Bei der thermischen Verdampfung und der Elektronenstrahlverdampfung wird das Material in einer Vakuumumgebung bis zu seinem Verdampfungspunkt erhitzt.
Molekularstrahlepitaxie (MBE) und gepulste Laserabscheidung (PLD)
Hierbei handelt es sich um fortschrittliche PVD-Techniken, die für die Abscheidung dünner Schichten mit hoher Präzision eingesetzt werden.
Bei der MBE werden Atom- oder Molekülstrahlen unter Ultrahochvakuumbedingungen auf das Substrat gelenkt, was das Wachstum einkristalliner Schichten ermöglicht.
Beim PLD-Verfahren wird ein Laser verwendet, um Material von einem Ziel zu verdampfen, das sich dann auf dem Substrat zu einer dünnen Schicht verdichtet.
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