化学における蒸着とは、固体表面に原子単位または分子単位で物質の薄いまたは厚い層を形成するために用いられるプロセスである。
このプロセスによって表面にコーティングが形成され、用途に応じて基材の特性を変えることができる。
蒸着技術は、エレクトロニクス、光学、材料科学など、さまざまな分野で極めて重要である。
化学における蒸着プロセスとは？5つの主要技術を解説
1.化学気相成長法（CVD）
CVDは、蒸着材料が前駆物質と相互作用して基板と結合する、広く使用されている蒸着プロセスである。
前駆物質は、多くの場合ハロゲン化物や水素化物であり、蒸着材料の基板への輸送と準備を容易にします。
このプロセスは真空チャンバー内で行われ、蒸着材料は基板上に均一な層を形成し、前駆体は拡散によって分解して排出される。
CVDプロセスのステップ
- 反応ガス種の表面への輸送： 蒸着材料と前駆体を含むガスが真空チャンバーに導入される。
- ガス種の表面への吸着： 気体種が基板表面に付着する。
- 不均一表面触媒反応： 基材の触媒特性によって促進される化学反応が表面で起こる。
- 成長部位への化学種の表面拡散： 吸着した化学種が表面を移動して均一な層を形成する。
- 膜の核生成と成長： 新たに形成された粒子が凝集して連続膜を形成する。
- ガス状反応生成物の脱離と表面からの反応生成物の輸送： 反応の副生成物がシステムから除去され、蒸着層の純度が維持される。
2.物理蒸着（PVD）
CVDとは異なり、PVDでは、真空中で固体材料を気化させてターゲット材料に蒸着させる高エネルギー技術が用いられる。
PVDには、スパッタリングと蒸着という2つの一般的な方法がある。
マグネトロンスパッタリング
この方法では、プラズマイオンを使用して材料と相互作用させ、原子を放出（スパッタリング）させて基板上に薄膜を形成する。
この技術は、電子部品や光学部品の製造に普及している。
蒸着
真空中で材料を気化点まで加熱し、基板上に蒸気を凝縮させて薄膜を形成する方法。
3.化学反応とバリエーション
関与する特定の化学反応によって、蒸着技術はさらに分類することができる。
例えば、原子層蒸着法（ALD）はCVDの一種で、蒸着層の厚さと均一性を精密に制御できるため、高い精度が要求される用途に最適である。
4.多様性と調整
化学における成膜プロセスは、基板の特性を変える薄膜を作るのに不可欠である。
これらのプロセスは汎用性が高く、温度、圧力、前駆体や蒸着材料の選択などのパラメーターを調整することで、特定のニーズに合わせることができる。
5.さまざまな分野での応用
蒸着技術は、エレクトロニクス、光学、材料科学など、さまざまな分野で極めて重要である。
様々なデバイスや材料の機能性や性能を高める上で重要な役割を果たしている。
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