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physikalische Gasphasenabscheidung

Festkörperphysik, Physical Vapor Deposition, PVD, eine Gruppe von Beschichtungstechnologien zur Herstellung von dünnen Schichten, in Abgrenzung zur chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) im allgemeinen ohne Beteiligung einer chemischen Reaktion. Die wichtigsten PVD-Verfahren sind das Vakuumverdampfen bzw. die Vakuumsublimation sowie das Sputtern.

Bei der thermischen Verdampfung wird im Hochvakuum (< 10-2 Pa) das Beschichtungsmaterial (Metalle, Halbleiter, Molekülkristalle) erwärmt, bis der Übergang in die Gasphase erfolgt. Die Atome bzw. Moleküle kondensieren auf dem Substrat und bilden dort eine dünne Schicht. Das zu verdampfende Material kann offen (Verdampferschiffchen, -wendel) oder in einem geschlossenen Gefäss mit einer punktförmigen Öffnung (Knudsenzelle) erwärmt werden. Die Knudsenzelle hat dabei den Vorteil, dass sich innerhalb der geschlossenen Zelle ein konstanter Dampfdruck des zu verdampfenden Materials herausbildet und ein kontinuierlicher Dampfstrom austritt. Dieser Dampfstrom und damit die Schichtbildungsrate kann über die Temperatur der Knudsenzelle gesteuert werden. Weitere Möglichkeiten bestehen durch die Elektronenstrahlverdampfung und die Laserverdampfung bzw. Laserablation. Eine Kombination von mehreren Verdampferquellen, mit denen im Ultrahochvakuum
(physikalische Gasphasenabscheidung Pa) epitaktische Schichten mit sehr geringen Schichtbildungsraten hergestellt werden, kommt bei der Molekularstrahlepitaxie zur Anwendung.

 

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