Technika cienkich warstw – CVD i PVD

Rozróżnia się dwie metody otrzymywania cienkich warstw: fizyczne osadzanie z fazy gazowej (PVD) oraz chemiczne osadzanie z fazy gazowej (CVD).

 Metoda PVD pozwala na otrzymywanie warstw o grubości nanometrycznej. Proces składa się z trzech etapów:

1. Otrzymywania par nanoszonego materiału.
2. Transportu par na drodze źródło-podłoże.
3. Wzrostu warstwy z zaadsorbowanych cząstek.

W celu uzyskania prawidłowego przebiegu procesu temperatura podłoża powinna być niższa od temperatury źródła par, a suma ciśnień cząstkowych reagentów gazowych (gazów i par) w komorze na tyle niska, aby parowanie spełniało warunki parowania swobodnego. Powstało wiele odmian technik PVD, które różnią się sposobem i lokalizacją strefy otrzymywania i jonizowania par nanoszonego materiału oraz sposobem krystalizacji tych par. Zaliczyć do nich można:

• rozpylanie jonowe, zwane również katodowym {sputtering),
• magnetronowe rozpylanie jonowe {magnetron sput tering).

Ideowy schemat  napylania techniką PVD:

a) podłoże,

b) wiązka elektronów,

c) materiał odparowywany.

 

W metodzie rozpylania katodowego, w wyniku bombardowania jonami o energii 100-=-1000 eV z katody wybijane są cząstki osadzonego materiału. Jony rozpylające są otrzymywane podczas wyładowania jarzeniowego prądu stałego lub prądu wysokiej częstotliwości. Wyładowanie jarzeniowe jest wzbudzane między anodą, którą stanowi uziemione podłoże, a katodą wykonaną z rozpylanego materiału, tzw. tarczy (target). Gęstość prądu jonowego gwarantuje szybkość procesu rozpylania, a wartość jego zależy od napięcia elektrodowego i ciśnienia.

 

Metoda CVD jest inną techniką wytwarzania warstw nanokrystalicznych, gdzie wskutek zachodzących na powierzchni podłoża lub w jego sąsiedztwie reakcji chemicznych dwóch lub więcej gazowych substratów wyjściowych są tworzone stałe produkty użytkowe oraz uboczne produkty lotne. Konwencjonalne (tzn. nie wspomagane) CVD, z oporowym lub indukcyjnym grzaniem reaktora chemicznego, może być prowadzone przy ciśnieniu atmosferycznym lub przy ciśnieniu obniżonym.

 

Materiały otrzymane metodą CVD