物理的気相成長法（PVD）は、ナノテクノロジーにおいて、基板上に材料の薄膜を堆積させるために使用される方法である。
この技法は、固体材料の気化、真空または低圧環境での輸送、その後の基板上での凝縮を含み、薄膜を形成する。
PVDは汎用性が高く、金属やセラミックなどさまざまな材料に使用でき、硬度や耐摩耗性など特定の機械的特性を持つナノスケールのコーティングを作ることができる。
6つのポイント
1.気化プロセス
PVDでは、まずターゲット材料の気化が行われる。
これは通常、真空中で高エネルギーのイオン源を使用し、アルゴンのような不活性ガスを使用することで達成されます。
イオンソースからのエネルギーにより、原子がターゲット材料の表面から放出または気化されます。
このプロセスは、スパッタリングや熱蒸発など、使用する特定のPVD法によって異なります。
2.輸送と蒸着
気化した原子は、真空チャンバー内を基板に向かって移動する。
基板は通常、気化した原子を引き寄せるために低い電位に保たれている。
基板に到達すると、原子は凝縮して薄膜を形成する。
この蒸着プロセスにより、ナノスケールから可視スケールの厚さまで均一な層が形成される。
3.汎用性と応用
PVDは汎用性が高く、ほとんどすべての無機材料、さらには一部の有機材料の成膜に使用できる。
この技術は、硬度や耐摩耗性の向上など、機械的特性の強化が望まれる用途で特に有用である。
これは、基板上に強固に形成された層をもたらす不均一核生成と呼ばれるプロセスによって達成される。
4.特定のPVD技術
PVDの一般的な手法のひとつにスパッタリングがあり、加速プラズマを用いてターゲット材料から原子を放出させる。
この方法は、薄膜を成膜するVLSI（Very-Large-Scale Integration）製造に広く用いられている。
もう一つの方法は熱蒸発法で、材料を蒸発点まで加熱する。
5.概略セットアップ
PVDの典型的なセットアップには、真空チャンバー、高電圧DC電源、電源の負電圧に接続された基板が含まれる。
ターゲット材料は正電圧に接続されている。
高電圧が印加されると、ターゲット材料は気化してプラズマ状態になり、最終的に基板上に凝縮してナノコンポジットを形成する。
6.ナノコンポジット合成への応用
PVD技術は、金属ナノ粒子強化セラミック・マトリックス・ナノ複合材料の合成に広く用いられている。
例えば、研究者はSi3N4のようなセラミック・マトリックスをAlSiTiNのような材料で強化し、その特性を向上させるためにPVDを使用してきました。
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