物理蒸着法(PVD)は、ナノ粒子合成に用いられる方法である。
主に表面に薄膜を堆積させるための方法である。
このプロセスでは、原子レベルでの物質移動が行われる。
真空条件下で行われる。
PVDは化学気相成長法(CVD)とは異なる。
PVDでは前駆体は固体状であるのに対し、CVDでは気体状の前駆体を使用します。
4つの主要ステップ
1.蒸発
PVDの最初のステップは、固体材料の蒸発である。
これは通常、熱エネルギーによって達成される。
熱エネルギーは固体原料を蒸発させます。
蒸発プロセスは、真空蒸着や熱蒸着、イオンプレーティング、スパッタリングなど、さまざまな技術によって促進することができる。
2.輸送
材料が気化されると、蒸気の形で輸送される。
輸送は、真空または低圧の気体またはプラズマ環境を通して行われる。
このステップにより、気化した粒子がソースから基板へ効率よく移動する。
この工程での損失や汚染は最小限に抑えられる。
3.反応
場合によっては、蒸着プロセス中に反応性ガスを導入することができる。
これは反応性蒸着として知られている。
このステップによって、蒸着膜の化学組成や特性が変化することがある。
4.蒸着
最終段階では、気化した原子や分子の凝縮と核形成が行われる。
これは基板表面で起こる。
その結果、薄膜が形成される。
厚さは数ナノメートルから1000分の1ナノメートルの範囲である。
PVDはナノテクノロジーにおいて特に有用である。
原子スケールで均一な薄膜を形成する能力がある。
ナノワイヤーやナノベルトの成長にも使用されている。
このプロセスでは通常、粉末状の高純度酸化物を高温で昇華させる。
温度勾配を得るために制御された冷却が行われる。
これにより、特定のナノ構造の形成が促進される。
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