Что такое физическое осаждение пара?

Физическое осаждение из паровой фазы (PVD) описывает различные способы вакуумного осаждения, которые могут быть использованы для получения тонких пленок и покрытий. PVD характеризуется процессом, в котором материал переходит из конденсированной фазы в парообразную фазу, а затем обратно в тонкопленочную конденсированную фазу. Наиболее распространенными процессами PVD являются распыление и испарение. PVD используется при изготовлении изделий, требующих тонких пленок для механических, оптических, химических или электронных функций. Примеры включают полупроводниковые устройства, такие как тонкопленочные солнечные панели, алюминизированную ПЭТ-пленку для упаковки пищевых продуктов и воздушных шаров, а также режущие инструменты с покрытием для металлообработки. Помимо инструментов PVD для изготовления были разработаны специальные мелкие инструменты (в основном в научных целях).

Обычными промышленными покрытиями, нанесенными PVD, являются нитрид титана, нитрид циркония, нитрид хрома, нитрид титана алюминия.

Исходный материал неизбежно также осаждается на большинстве других поверхностей внутри вакуумной камеры, включая приспособление, используемое для удержания деталей.

Примеры

● Нанесение катодной дуги : в которой мощная электрическая дуга, выгружаемая на целевом (исходном) материале, взрывает некоторые из высокоионизованных паров для осаждения на заготовку.

● Физическое осаждение из паровой фазы электронным пучком: в котором материал, подлежащий осаждению, нагревается до высокого давления паров путем электронной бомбардировки в «высоком» вакууме и транспортируется путем диффузии для осаждения путем конденсации на (охладитель) заготовке.

● Испарительное осаждение: в котором материал, подлежащий осаждению, нагревается до высокого давления пара путем электрического нагрева сопротивления в «высоком» вакууме .

● Импульсное лазерное осаждение: в котором мощный лазер удаляет материал из мишени в пар.

● Нанесение распылением : в котором плавный разряд плазмы (обычно локализованный вокруг « мишени » магнитом) бомбардирует материал, распыляющийся в виде пара для последующего осаждения.

● Импульсное электронное осаждение: в котором высокоэнергетический импульсный электронный пучок абляционирует материал от мишени, генерирующей поток плазмы в неравновесных условиях.

● Сублимационный сэндвич-метод: Используется для создания искусственных кристаллов.

Для определения физических свойств PVD-покрытий могут быть использованы различные методы определения тонкой пленки, такие как:

● Тестер Calo: тест толщины покрытия

● Наноиндентация: твердость для тонкопленочных покрытий

● Наклейка на тестере: тест износа и коэффициента трения

● Тестер царапин: испытание на адгезию покрытия

● Рентгеновский микроанализатор: исследование структурных особенностей и неоднородности элементного состава для поверхностей роста

Сравнение с другими методами осаждения

преимущества

● PVD-покрытия иногда более твердые и коррозионно-стойкие, чем покрытия, нанесенные процессом гальванопокрытия. Большинство покрытий имеют высокую температуру и хорошую ударную вязкость, отличную стойкость к истиранию и настолько прочны, что защитные верхние покрытия практически никогда не нужны.

● Возможность использования практически любых неорганических и некоторых органических материалов для покрытия на одинаково разнообразной группе подложек и поверхностей с использованием широкого спектра отделок.

● Более экологически чистые, чем традиционные процессы покрытия, такие как гальванопокрытие и окраска. [Править]

● Для внесения заданного фильма можно использовать более одного метода.

Недостатки

● Конкретные технологии могут налагать ограничения; например, передача на прямой видимости типична для большинства методов покрытия PVD, однако существуют методы, которые позволяют полностью охватить сложные геометрии.

● Некоторые технологии PVD обычно работают при очень высоких температурах и вакууме, требуя особого внимания обслуживающего персонала.

● Требуется система охлаждения для рассеивания больших тепловых нагрузок.