물리적 기상 증착(PVD)은 나노 기술에서 재료의 박막을 기판 위에 증착하는 데 사용되는 방법입니다.
이 기술은 고체 물질을 기화시켜 진공 또는 저압 환경을 통해 운반한 후 기판에 응축시켜 박막을 형성하는 과정을 포함합니다.
PVD는 다목적이며 금속 및 세라믹을 포함한 다양한 재료와 함께 사용하여 경도 및 내마모성과 같은 특정 기계적 특성을 가진 나노 스케일 코팅을 만들 수 있습니다.
6가지 핵심 포인트 설명
1. 기화 공정
PVD에서 첫 번째 단계는 대상 물질의 기화입니다.
이는 일반적으로 진공 상태에서 고에너지 이온 소스를 사용하여 이루어지며, 종종 아르곤과 같은 불활성 가스를 사용합니다.
이온 소스에서 나오는 에너지로 인해 원자가 대상 물질의 표면에서 방출되거나 기화됩니다.
이 공정은 스퍼터링 또는 열 증발과 같이 사용되는 특정 PVD 방법에 따라 달라질 수 있습니다.
2. 운송 및 증착
일단 기화되면 원자는 진공 챔버를 통해 기판 쪽으로 이동합니다.
기판은 일반적으로 기화된 원자를 끌어당기기 위해 낮은 전위로 유지됩니다.
기판에 도달하면 원자는 응축되어 박막을 형성합니다.
이 증착 과정을 통해 나노 스케일에서 가시적 스케일 두께에 이르는 균일한 층이 만들어집니다.
3. 다목적성 및 응용 분야
PVD는 매우 다재다능하며 거의 모든 무기 재료와 일부 유기 재료의 층을 증착하는 데 사용할 수 있습니다.
이 기술은 경도 및 내마모성 향상과 같은 향상된 기계적 특성이 요구되는 응용 분야에 특히 유용합니다.
이는 이종 핵 형성이라는 공정을 통해 이루어지며, 기판에 층을 단단하게 형성합니다.
4. 특정 PVD 기술
PVD의 일반적인 방법 중 하나는 가속 플라즈마를 사용하여 대상 물질에서 원자를 방출하는 스퍼터링입니다.
이 방법은 박막 증착을 위한 대규모 집적(VLSI) 제조에 널리 사용됩니다.
또 다른 방법은 재료를 증발점까지 가열하는 열 증발입니다.
5. 회로도 설정
PVD의 일반적인 설정에는 진공 챔버, 고전압 DC 전원 공급 장치, 전원 공급 장치의 음전압에 연결된 기판이 포함됩니다.
대상 재료는 양극 전압에 연결됩니다.
고전압이 가해지면 대상 물질이 기화되어 플라즈마 상태가 되고 결국 기판 위에 응축되어 나노 복합체를 형성합니다.
6. 나노 복합체 합성의 응용 분야
PVD 기술은 금속 나노 입자 강화 세라믹 매트릭스 나노 복합체의 합성에 광범위하게 사용됩니다.
예를 들어, 연구자들은 Si3N4와 같은 세라믹 매트릭스를 AlSiTiN과 같은 재료로 강화하여 그 특성을 향상시키는 데 PVD를 사용했습니다.
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