Ein Beispiel für die physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) ist der Prozess der thermischen Verdampfung, bei dem ein festes Material in einer Hochvakuumkammer erhitzt wird, um einen Dampf zu bilden, der sich dann als dünner Film auf einem Substrat ablagert.
Erläuterung:
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Erhitzen des Feststoffs: Bei der thermischen Verdampfung wird das feste Material, häufig ein Metall wie Aluminium oder Silber, in eine Hochvakuumkammer gebracht. Diese Kammer ist so konstruiert, dass der größte Teil der Luft entfernt wird und eine Umgebung mit niedrigem Druck entsteht. Das Material wird dann mit Hilfe eines Heizelements oder eines Elektronenstrahls erhitzt, in der Regel bis zu seinem Schmelzpunkt.
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Bildung von Dampf: Während sich das Material erhitzt, beginnt es zu verdampfen und bildet einen Dampf. Im Vakuum der Kammer reicht schon ein relativ geringer Dampfdruck aus, um eine sichtbare Dampfwolke in der Beschichtungskammer zu erzeugen.
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Transport und Abscheidung: Das verdampfte Material bildet einen Dampfstrom, der sich durch die Kammer bewegt und beim Kontakt mit der kühleren Oberfläche des Substrats kondensiert. Das Substrat, das aus Materialien wie Quarz, Glas oder Silizium bestehen kann, wird so positioniert, dass sich der Dampf auf seiner Oberfläche absetzen kann. Das Substrat wird in der Regel kopfüber in der Kammer gehalten, so dass seine Oberfläche nach unten in Richtung des erhitzten Ausgangsmaterials zeigt.
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Bildung eines dünnen Films: Der kondensierte Dampf bildet einen dünnen Film auf dem Substrat. Die Dicke dieses Films kann je nach den spezifischen Anforderungen der Anwendung von Angström bis zu Mikrometern reichen. Dieser dünne Film kann je nach verwendetem Material und Anwendung verschiedene Funktionalitäten bieten, wie z. B. verbesserte Haltbarkeit, Leitfähigkeit oder optische Eigenschaften.
Dieses Verfahren ist eine klare Demonstration des PVD-Verfahrens, bei dem die Abscheidung von Material auf einem Substrat mit rein physikalischen Mitteln und ohne Beteiligung chemischer Reaktionen erfolgt. Dieses Verfahren ist in der Elektronikindustrie für die Abscheidung von leitenden Schichten in Halbleiterbauelementen sowie für die Herstellung von optischen Beschichtungen und Schutzschichten auf verschiedenen Materialien weit verbreitet.
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