PVDVerfahren

Das PVD-Verfahren (Physikalische Gasphasenabscheidung) bezeichnet eine Gruppe vakuumbasierter Abscheidungstechniken, bei denen Material aus einer Fest- oder Flüssigphase in Form von Atomen oder Molekülen verdampft oder ausgestrahlt wird und als dünne Schicht auf ein Substrat kondensiert. Die Abscheidung erfolgt in einer Vakuumkammer, wodurch Verunreinigungen reduziert und kontrollierte Oberflächenstrukturen ermöglicht werden.

Zu den wichtigsten PVD-Verfahren gehören die thermische Verdampfung (z. B. Elektronenstrahl- oder Heißverdampf-Verfahren), die Sputterabscheidung (insbesondere Magnetron-Sputtering), die Ion-Plating-Technik sowie Pulsed-Laser-Abscheidung (PLD) und Arc-PVD (kathodischer Arc). In reaktiven PVD-Verfahren wird ein Reaktionsgas (z. B. Stickstoff, Sauerstoff) eingesetzt, um Verbindungen wie TiN, CrN oder Al2O3 zu erzeugen.

Durch Parameter wie Vakuumgrad, Substrattemperatur, Depositionstakt, Gaszusammensetzung und Elektroneneinstrahlung ergeben sich vielfältige Filmsysteme mit Härte, Haftung, Dichte und Oxidationsbeständigkeit. Typische Substrattemperaturen liegen je nach Material zwischen 100 und 500 °C; Drücke meist im Bereich 10^-6 bis 10^-3 mbar; Filmstärken von wenigen Nanometern bis zu mehreren Mikrometern.

Die resultierenden Filme sind typischerweise dicht, gut haftend und verschleißfest; sie weisen geringe Porosität, chemische Beständigkeit und je nach System unterschiedliche optische Eigenschaften auf. Anwendungsgebiete umfassen Schutz- und Funktionsschichten auf Werkzeugen (Härteschichten wie TiN, TiAlN, CrN), dekorative Beschichtungen, optische und elektronische Bauteile sowie medizinische Implantate.

Vorteile des PVD gegenüber anderen Verfahren liegen in hoher Filmdichte, guter Haftung, feiner Mikrostruktur und relativ geringer Temperaturbelastung des Substrats; Nachteile sind hohe Investitionskosten, mögliche Schattenwurf-Beschränkungen bei komplexen Geometrien und gelegentliche Nachbearbeitung.