Bei der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD) werden verschiedene Materialien verwendet, um dünne Schichten auf Substraten zu erzeugen.
Welches Material wird für PVD verwendet? (3 Haupttypen werden erklärt)
1. Metalle und Legierungen
Metalle und Legierungen werden aufgrund ihrer Leitfähigkeit und Haltbarkeit häufig für PVD verwendet.
Beispiele sind Chrom (Cr), Gold (Au), Nickel (Ni), Aluminium (Al), Platin (Pt), Palladium (Pd), Titan (Ti), Tantal (Ta) und Kupfer (Cu).
Diese Werkstoffe werden auf der Grundlage spezifischer Eigenschaften ausgewählt, die für die jeweilige Anwendung erforderlich sind, wie Korrosionsbeständigkeit, elektrische Leitfähigkeit oder mechanische Festigkeit.
2. Metalloxide
Metalloxide werden aufgrund ihrer dielektrischen Eigenschaften oder als Barriere gegen Feuchtigkeit und andere Umweltfaktoren verwendet.
Siliziumdioxid (SiO2) ist ein gängiges Beispiel für Halbleiter- und optische Anwendungen.
3. Verbundwerkstoffe und Verbindungen
Zu den Verbundwerkstoffen und -verbindungen gehören Materialien wie Indium-Zinn-Oxid (ITO) und Kupfer-Nickel (CuNi).
Diese werden wegen ihrer einzigartigen Eigenschaften wie Transparenz und Leitfähigkeit im Falle von ITO verwendet, das in Touchscreens und Solarzellen zum Einsatz kommt.
Verbindungen wie Titannitrid (TiN), Zirkoniumnitrid (ZrN) und Wolframsilicid (WSi) werden wegen ihrer Härte und Verschleißfestigkeit ebenfalls mittels PVD abgeschieden und häufig für Schneidwerkzeuge und dekorative Beschichtungen verwendet.
Methoden der Abscheidung
Thermische Verdampfung
Das Material wird bis zu seinem Verdampfungspunkt erhitzt und kondensiert dann auf dem Substrat.
Sputter-Beschichtung
Ein Zielmaterial wird mit Ionen beschossen, wodurch es Atome ausstößt, die sich dann auf dem Substrat ablagern.
Gepulste Laserabscheidung (PLD)
Ein Laserpuls wird verwendet, um das Material zu verdampfen, das sich dann auf dem Substrat abscheidet.
Mit diesen Verfahren lassen sich die Dicke und die Zusammensetzung der abgeschiedenen Schichten, die von einigen Angström bis zu Tausenden von Angström reichen, genau steuern.
Die Wahl des Materials und der Abscheidungsmethode hängt von den spezifischen Anforderungen der Anwendung ab, z. B. von den gewünschten mechanischen, optischen, chemischen oder elektronischen Eigenschaften des Endprodukts.
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