物理气相沉积(PVD)是材料科学与工程领域的一项关键技术。
它通过物理过程而非化学反应在基底上沉积薄膜。
PVD 的主要方法包括蒸发、溅射和分子束外延 (MBE)。
每种方法都有独特的特点和应用,因此适用于不同类型的材料和用途。
了解这些方法有助于为半导体制造、光学和涂层等行业的特定应用选择合适的 PVD 技术。
5 种主要方法说明
1.蒸发
工艺:将材料加热至气相,然后通过真空扩散至基底。
类型:包括热蒸发和电子束蒸发。
机理:在热蒸发过程中,电流会加热目标材料,使其熔化并蒸发成气态。气相云在沉积室中向上移动,在基底上析出,形成薄膜。
应用:常用于沉积金属和某些非金属材料。
2.溅射
工艺:首先产生等离子体;该等离子体包含氩离子和电子。接着,靶材上的原子被氩离子撞击后喷射出来。然后,来自靶材的原子穿过等离子体,在基底上形成一层。
类型:包括离子束辅助沉积、反应溅射和磁控溅射。
机理:源材料和基底之间在高压下产生等离子体。
应用:广泛用于沉积各种材料,包括金属、合金和陶瓷,具有高精度和高均匀性。
3.分子束外延(MBE)
工艺:基底经清洁后装入一个腔室,腔室抽空并加热,以驱除表面污染物并使基底表面粗糙化。分子束通过快门发射出少量源材料,然后聚集在基底上。
机制:精确控制分子束,逐层沉积材料。
应用:用于制造高质量的半导体材料和设备,特别是用于制造原子级精度的多层结构。
4.其他 PVD 技术
电子枪蒸发:使用高能电子束蒸发目标材料。
阴极电弧蒸发:使用电弧放电使阴极目标材料气化。
脉冲激光沉积(PLD):使用激光蒸发表面,激光辐射可使高度定向的蒸汽电离。
5.与化学气相沉积(CVD)的比较
PVD 与 CVD 的比较:PVD 采用物理方法(加热、溅射)获得冷凝蒸汽,而 CVD 则利用适当气态物质的解离。
PVD 的优点:一般不需要高温,因此适用于更广泛的材料和基底。
CVD 的应用:常用于制造硅薄膜和其他复杂结构,但需要超高温。
通过了解这些要点,实验室设备采购人员可以根据项目的具体要求(如材料类型、所需薄膜特性和基底条件),就使用哪种 PVD 方法做出明智的决定。
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