Plasmapäällysteet

Plasmapäällysteet ovat ohuita pinnoitteita, jotka muodostuvat pinnalle käyttämällä plasmaa. Plasma tuottaa reaktiivisia ioneja ja radikaaleja, mikä nopeuttaa kemiallisia reaktioita ja parantaa tarttumista sekä tiheyttä. Plasman avulla pinnoite voidaan kasvaa matalammissa lämpötiloissa ja hallita rakenteellisia ominaisuuksia, kuten kovuutta, kulutuskestävyyttä ja hiussärönsiä.

Yleisimmät valmistusmenetelmät ovat PECVD (plasma-enhanced chemical vapor deposition), magnetron-sputtering sekä PA-ALD (plasma-augmented atomic layer deposition). PECVD käyttää plasman muodostamia reaktiivisia osia kerroksen kasvattamiseen matalammassa lämpötilassa. Sputteringissa ionisoitu kaasu dynaamisoidaan plasman avulla ja materiaali siirretään substraatin pinnalle, jolloin syntyy tiheitä ja kovia pinnoitteita. PA-ALD yhdistää ALD:n tarkasti hallitun kerrosten kasvun plasman tarjoaman lisäreaktiivisuuden kanssa.

Materiaalit ja ominaisuudet vaihtelevat riippuen koostumuksesta. Tavallisia plasmapäällysteitä ovat oksidit (esim. Al2O3, SiO2), nitridit (TiN, AlN), karbidit (WC) sekä hiilipohjaiset pinnoitteet kuten diamanin kaltainen hiilikarbon (DLC). Niiden tavoitteena on parantaa kulutusta kestävää, korroosion- ja kemikaalivakaa sekä joissain tapauksissa sähköistä tai läpinäkyvyyttä.

Käyttökohteita ovat työkalujen ja koneiden kulumisen esto, lääketieteelliset implantit, suojaavat pinnat korkeille lämpötiloille ja kemikaaleille sekä optiset ja elektroniikkapinnoitteet. Plasmapäällysteillä on etuja, kuten hyvä tartunta, kyky päällystää kolmiulotteisia geometroita ja alhaisempien lämpötilojen mahdollistaminen. Rajoituksia ovat laitteiston kustannukset, prosessin herkkyys parametreille sekä mahdollinen substraatin plasma-kasvun aiheuttama vaurio.