رسوب بخار فیزیکی PVD

رسوب بخار فیزیکی (به طور خلاصه PVD) یک روش پوشش دهی متعلق به شاخه فناوری های پوشش خلا coating است. با استفاده از PVD می توان سطحی را با مواد جامد مانند آلومینیوم ، یک اکسید فلزی مانند اکسید تیتانیوم (TiOx) یا یک ماده سرامیکی به عنوان نیترید تیتانیوم (TiNx) پوشاند. بدلیل عدم ثبات ترمودینامیکی مواد ، دستیابی به این امر با پوشش رول عملی نخواهد بود.

ما مواد جامد را از یک هدف رسانا بخار می کنیم تا آن را در یک بستر در یک محیط خلا رسوب دهیم (خلا  باعث تبخیر فلز می شود و همچنین برای کاهش تراکم ذرات گاز ، محدود کردن آلودگی گاز و کنترل جریان گاز استفاده می شود).

تبخیر مواد ممکن است یا با گرمایش حرارتی یا با پاشیدن (حذف مواد توسط بمباران یون یا اتم) حاصل شود. پاشش در مقایسه با تبخیر حرارتی بسیار کارآمدتر است و این یک روش همه کاره در محل رسوب مواد است. از پاشش می توان برای رسوب از فلزات خالص به آلیاژها استفاده کرد. علاوه بر این ، اتم های اسپاتر دارای انرژی جنبشی بالاتری نسبت به اتم های تبخیر شده هستند ، و این دلیل آن است که پوشش های تولید شده توسط این فرآیند عملکرد بهبود یافته نشان می دهد ، یعنی چسبندگی بهتر به لایه زیرین ، ساختارهای متراکم کریستالوگرافی با کیفیت و یکنواختی عالی.

در فرآیند پاشش ، اتمهای آرگون در محفظه خلا تحت فشارهای معمول از 1 تا 10mTorr تزریق می شوند. ولتاژ dc بین کاتد (بستر) به آند (ماده پوشش دهنده) تولید می شود که یون ساز اتمهای آرگون است و یک پلاسما ایجاد می کند (یک فاز گاز داغ متشکل از یونها و الکترون ها). با توجه به ولتاژ dc ، یونهای آرگون به آندی که در آن برخورد می کنند شتاب می گیرند و اتمها را از ماده پوشش می گیرند. این اتم ها به زیرلایه می روند و در نهایت با تشکیل پوشش ته نشین می شوند.

مهندسی ARCEO با استفاده از سیستم پاشش مگنترون سیستم پاشش dc اساسی را افزایش می دهد. مزیت این سیستم این است که الکترونها به جای اینکه به زیرلایه جذب شوند ، در منطقه ای نزدیک به هدف محدود می شوند ، به عبارت دیگر ، الکترونها نمی توانند به فیلم نازک ایجاد شده آسیب برسانند. همچنین اجازه می دهد تا پلاسمای پایدارتر با چگالی یونی بالاتر ، احتمال یونیزاسیون اتم آرگون بیشتر با تولید بمباران بالاتر در هدف افزایش یابد ، که به نرخ حذف مواد بالاتر و در نتیجه ، رسوب بالاتر پوشش روی بستر ترجمه می شود. .

از این نظر ، کیفیت پوشش بهتری حاصل می شود زیرا ناخالصی ها “وقت کافی ندارند” تا روی سطح بستر رسوب کنند.

PVD برای رسوب فلزات خالص مفید است ، زیرا این امر در مورد رسوب آلومینیوم برای کاربردهای محافظ حرارتی یا پوشش رسانای ویژه برای کاربردهای صفحه دو قطبی سلول سوختی هیدروژن وجود دارد. بعلاوه ، با تزریق مقدار کمی اکسیژن یا نیتروژن در محفظه خلا (فرآیند پاشش واکنشی) ، مواد ترکیبی مانند اکسید تیتانیوم (TiOx) یا نیترید تیتانیوم (TiNx) می توانند رسوب کنند. این دو ترکیب کاربردهای صنعتی بسیار جالبی دارند مانند تزئینات در معماری داخلی / خارجی برای نیترید تیتانیوم (TiNx) و خود تمیزکاری اکسید تیتانیوم (TiOx).