Die PVD-Verdampfung (Physical Vapor Deposition) ist ein Verfahren, bei dem ein festes Material durch thermische Energie in Dampf verwandelt wird.
Dieser Dampf kondensiert dann und bildet in einer Hochvakuumumgebung einen dünnen Film auf einem Substrat.
Diese Methode ist eine der einfachsten und gebräuchlichsten Formen des PVD.
Sie verwendet entweder Widerstandsheizung oder Elektronenstrahlheizung, um den für die Abscheidung erforderlichen Dampfdruck zu erreichen.
Was ist die PVD-Verdampfungsmethode? (Die 3 wichtigsten Schritte werden erklärt)
1. Heizverfahren
Das Material wird entweder mit einer Widerstandsheizquelle oder einem Elektronenstrahl erhitzt.
Dies hängt von der Art der verwendeten Verdampfungsmethode ab.
Widerstandsheizung
Bei dieser Methode wird das Material mit einer Widerstandsheizquelle bis zu seinem Schmelzpunkt erhitzt.
Wenn das Material schmilzt, verdampft es, wodurch ein Dampfdruck entsteht, der das Material in Richtung des Substrats treibt.
Erwärmung mit einem Elektronenstrahl
Alternativ kann auch ein Elektronenstrahl verwendet werden, um das Material direkt zu erhitzen.
Diese Methode eignet sich besonders gut für Materialien, die sich durch Widerstandserhitzung nur schwer verdampfen lassen.
Der fokussierte Elektronenstrahl kann die notwendige Energie liefern, um das Material zu verdampfen.
2. Umgebung
Das Verfahren findet in einer Hochvakuumkammer statt.
Dies ist wichtig, um Verunreinigungen zu vermeiden und dem verdampften Material zu ermöglichen, ungehindert zum Substrat zu gelangen.
Die Hochvakuumumgebung stellt sicher, dass das verdampfte Material nicht mit den Gasen in der Atmosphäre reagiert.
Dadurch wird die Reinheit des Films aufrechterhalten.
Außerdem kann sich der Dampf in einer geraden Linie von der Quelle zum Substrat bewegen, was eine gleichmäßige Abscheidung gewährleistet.
3. Abscheidung
Das Substrat wird in der Regel auf eine bestimmte Temperatur erhitzt, häufig über 150 °C.
Dadurch wird die Haftung der abgeschiedenen Schicht verbessert.
Die Erwärmung fördert auch die Oberflächenwanderung der verdampften Atome, so dass sie eine gleichmäßigere und kontinuierliche Schicht bilden können.
Der Abscheidungsprozess umfasst mehrere Phasen, darunter Adhäsion, Adsorption, Oberflächenmigration, Keimbildung und Wachstum.
Jede dieser Phasen ist entscheidend für die Qualität und die Eigenschaften der fertigen Dünnschicht.
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