Vékonyrétegképzés

Vékonyrétegképzés a felületeken vékony, gondosan irányított vastagságú rétegek létrehozását jelenti. A cél lehet a felület tulajdonságainak módosítása (optikai, elektromos, mechanikai), illetve funkcionális eszközök robustusabb, jobb teljesítményű verziójának előállítása. A rétegek vastagsága nanométeres és mikrométeres tartományban változhat, és a film összetétele, konformalitása valamint kristályos vagy amorf szerkezete mind befolyásolja a végső tulajdonságokat.

A fő módszerek közé tartozik a fizikai (PVD) és a kémiai (CVD) lerakás. A PVD eljárásoknál a filmanyagot fizikailag viszik fel a felületre: például párologtatással vagy szputtereléssel vákuumban. A CVD során a kiindulási prekurzorok gázelegyek vagy gőzök formájában reagálnak a szubsztráton, és szilárd filmet képeznek. Különleges eset a ALD (Atomic Layer Deposition), amely önkorlátozó reakciók révén vékony, rendkívül conformális rétegek létrehozását teszi lehetővé, akár bonyolult geometria esetén is.

A növekedés módja a felülettől és a kölcsönhatásoktól függ: Frank-van der Merwe (rétegenkénti lerakódás), Volmer-Weber (Szigetképződés) vagy Stranski-Krastanov (réteg+sziget kombinációja). A folyamatokat a hőmérséklet, nyomás, prekursorok vagy gőzök aránya és a szubsztrát előkészítése határozza meg, ami a végeredmény konformitását és szerkezetét befolyásolja.

Alkalmazási területek közé tartoznak a félvezető-dielektromos rétegek, optikai és fényvisszaverő bevonatok, kopás- és korrózióálló rétegek, napelemek, valamint érzékelők és MEMS-eszközök. A minőség értékelése változatos módszerekkel történik, például Ellipsometria, profilometria, AFM, SEM/TEM és XRD alkalmazásával a vastagság, felület morfológia és kristályos szerkezet meghatározásához.