物理的気相成長法（PVD）は、基板上に材料の薄膜を堆積させるために使用されるプロセスである。
このプロセスでは、固体材料を蒸気の状態に変換し、凝縮させて基板上で再び固体の状態に戻す。
このプロセスは、エネルギーを蓄えるための化学反応を使用せず、様々な物理的メカニズムによって達成される。
4つの主要ステップ
1.材料の蒸気への変換
PVDでは、最初は固体状である蒸着材料を蒸気に変換する。
これは通常、材料を昇華温度まで加熱するか、スパッタリングなどの物理的方法を用いて行われる。
スパッタリングでは、原子が固体または液体のソースから運動量交換によって放出される。
その他の方法としては、強力なレーザーパルス、アーク、イオン/電子砲撃を使用する方法がある。
2.蒸気の輸送
気化された材料は次に、発生源から基板まで低圧の領域を横切って輸送される。
このステップでは、蒸気が自由に移動でき、大気ガスからの干渉がないことを保証するために、制御された環境、多くの場合は真空チャンバーが必要となる。
3.基板上での凝縮
蒸気が基板に到達すると、凝縮して薄膜を形成する。
この薄膜の厚さは、アプリケーションの特定の要件に応じて、1～10µmの範囲になる。
凝縮プロセスは、最終的なフィルムの品質と特性を決定するため、非常に重要である。
4.用途と技術
PVDは様々な産業でコーティング用途に使用され、耐摩耗性、耐食性、導電性などの基材の特性を向上させる。
PVDの主な種類には、スパッタリング、蒸着、イオンプレーティングの3つがあり、それぞれ減圧下で制御された雰囲気下で操作される。
これらの技法は、直接成膜にも、コーティング材料と気相／プラズマ相の反応性ガスとの間で化学反応が起こる反応性プロセスにも使用できます。
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