Physical Vapour Deposition
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La Physical Vapor Deposition, spesso abbreviata in PVD, è un metodo comune per la deposizione di film sottili, è per esempio la tecnica utilizzata per la fabbricazione degli specchi, depositando un sottile strato d'argento su una lastra di vetro.
Questa tecnica permette di ottenere in modo semplice film ad alta purezza e con buona struttura.
Gli stadi fondamentali del processo sono i seguenti:
• sublimazione di un solido od evaporazione di un liquido per formare una specie aeriforme
• trasporto degli atomi o molecole dalla sorgente al substrato da ricoprire
• deposizione delle particelle sul substrato e crescita del film
Per evaporare del materiale da una fase condensata è necessario fornirgli del calore. In un sistema chiuso si stabilisce una pressione di vapor saturo che sancisce l’equilibrio tra le particelle che lasciano la fase condensata e quelle che vi rientrano; la pressione di vapor saturo dipende dalla temperatura e aumenta fortemente all’aumentare di quest’ultima.
Durante la loro permanenza in fase aeriforme, le particelle viaggiano in linea retta finché non collidono con una molecola del gas residuo; entra quindi in gioco il cammino libero medio, che è tanto più elevato quanto più bassa è la pressione.
Ne consegue quindi l'importanza di depositare film sottili a pressioni più basse possibili.
Nella maggior parte dei sistemi di deposizione per evaporazione, la distanza tra sorgente e substrato è dell’ordine di qualche decina di centimetri, distanza che per l’aria a temperatura ambiente e a pressioni dell’ordine di 10 − 5mbar è paragonabile al libero cammino medio.
Un forte limite della Physical Vapor Deposition è il fatto che si presta male alla deposizione di materiali multicomponente, poiché molte sostanze si dissociano ad alta temperatura ed i componenti, con differenti pressioni di vapor saturo, danno luogo così a depositi con stechiometrie diverse da quella del materiale di partenza.
I sistemi di evaporazione sono essenzialmente due: a effetto Joule, basato sul riscaldamento di fili o lamine di materiali altofondenti sagomati per accogliere il materiale da evaporare, e a cannone elettronico, in cui un fascio di elettroni incide sul materiale e lo fa evaporare per trasferimento termico.
