Bei der Dünnschichtbildung wird eine Materialschicht auf ein Substrat aufgebracht.
Diese Schicht ist in der Regel zwischen Bruchteilen eines Nanometers und mehreren Mikrometern dick.
Dieser Prozess ist für verschiedene Anwendungen entscheidend, z. B. für die Herstellung von Haushaltsspiegeln, elektronischen Geräten und Solarzellen.
Die Herstellung von Dünnschichten umfasst mehrere wichtige Schritte und kann durch verschiedene Abscheidungstechniken erreicht werden.
Was ist der Prozess der Dünnschichtherstellung? Die 4 wichtigsten Schritte werden erklärt
1. Erzeugung von Abscheidungsspezies
Dies beinhaltet die Vorbereitung des Substrats und des Zielmaterials.
Das Substrat ist das Trägermaterial, auf das die dünne Schicht aufgebracht wird.
Das Zielmaterial ist der Stoff, aus dem die dünne Schicht gebildet wird.
Die Wahl des Substrats und des Zielmaterials hängt von den gewünschten Eigenschaften des Endprodukts ab.
2. Transport der Spezies
Die abzuscheidenden Stoffe werden mit Hilfe von Techniken wie Verdampfung, Sputtern, chemischer Gasphasenabscheidung (CVD) oder Schleuderbeschichtung vom Target zum Substrat transportiert.
Bei der Verdampfung wird das Targetmaterial erhitzt, bis es zu Dampf wird, der dann auf dem Substrat kondensiert.
Beim Sputtern werden mit Hilfe eines hochenergetischen Plasmas Atome aus dem Zielmaterial herausgeschleudert, die dann auf das Substrat gelangen.
Bei der chemischen Abscheidung aus der Gasphase wird das Material durch eine chemische Reaktion von gasförmigen Vorläufern auf dem Substrat abgeschieden.
Bei der Schleuderbeschichtung wird das Substrat gedreht, während ein flüssiger Vorläufer aufgetragen wird, der dann beim Trocknen einen dünnen Film bildet.
3. Wachstum und Keimbildung
Sobald das Zielmaterial das Substrat erreicht, durchläuft es einen Prozess der Keimbildung und des Wachstums.
Die Atome des Zielmaterials werden entweder sofort vom Substrat reflektiert oder kondensieren auf der Oberfläche.
Die Wahrscheinlichkeit der Kondensation wird von Faktoren wie der Aktivierungsenergie, der Bindungsenergie zwischen Target und Substrat und dem Adhäsionskoeffizienten beeinflusst.
Das Verhältnis der kondensierenden Atome zu den auftreffenden Atomen wird als Adhäsionskoeffizient bezeichnet.
Je mehr Atome kondensieren, desto mehr bilden sie einen kontinuierlichen Film, der weiter wächst, bis die gewünschte Dicke erreicht ist.
4. Berichtigung und Überprüfung
Die gewählte Abscheidetechnik kann die Eigenschaften der Dünnschicht, wie Dicke, Gleichmäßigkeit und Haftung auf dem Substrat, erheblich beeinflussen.
Es ist wichtig zu beachten, dass auch die Umgebung während der Abscheidung, einschließlich Faktoren wie Temperatur, Druck und Gaszusammensetzung, die Qualität der Dünnschicht beeinflussen kann.
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