物理的気相成長法（PVD）は、薄膜コーティングプロセスである。
コーティング材料の原子、イオン、分子を基材に物理的に蒸着させる。
このプロセスは通常、純金属、金属合金、セラミックのコーティングに使用され、その厚さは1～10µmです。
PVDは、制御された雰囲気チャンバー内で減圧下で行われる。
PVDには、熱蒸着、スパッタリング、イオンプレーティングなどの技法があります。
物理蒸着理論の概要
物理的気相成長法（PVD）は、基板上に材料の薄膜を蒸着するために使用される方法である。
原料を気化させ、基板上に凝縮させるという物理的プロセスによって成膜する。
このプロセスは化学反応を伴わない。
代わりに、機械的、電気機械的、または熱力学的な手段を用いて、材料を凝縮状態から蒸気状態に移し、基板上で再び凝縮状態に戻します。
詳しい説明
1.プロセスの概要
PVDは、固体材料を気相に変化させ、基板上に蒸着させる。
これは、熱蒸発、スパッタリング、イオンプレーティングなど、さまざまな方法によって実現される。
これらの方法は、蒸着プロセスを促進するために真空条件下で操作される。
2.熱蒸着
熱蒸発法では、原料は高真空チャンバー内で気化するまで加熱される。
その後、蒸気は真空中を移動し、基板の低温表面で凝縮して薄膜を形成する。
この方法は、純度の高い材料を蒸着する場合に特に有効です。
均一なコーティングが要求される用途によく使われる。
3.スパッタリング
スパッタリングでは、高エネルギー粒子（通常はイオン）による砲撃によって、ターゲット材料（ソース）から原子が放出される。
放出された原子は真空中を移動し、基板上に堆積する。
この方法は、熱蒸着と比較して、密着性が高く、より緻密なコーティングが可能である。
4.イオンプレーティング
イオンプレーティングは、蒸着とスパッタリングの原理を組み合わせたものである。
プラズマ環境下で原料を蒸発させる。
これにより、蒸着原子のエネルギーが高まり、密着性が向上し、より緻密な皮膜が得られる。
また、この方法では、蒸着中に反応性ガスを取り入れて化合物を形成することもできる。
5.反応性PVD
反応性PVDは、窒素、酸素、メタンなどの反応性ガスを蒸着チャンバーに導入する方法である。
これらのガスは、気化したソース材料と反応して基板上に化合物を形成する。
これにより、蒸着できる材料の範囲が広がる。
6.基板の準備
基板は通常、気化した材料の蒸着が最大になるように準備され、配置される。
場合によっては、基板にイオンを照射して表面を清浄にし、蒸着材料の密着性を高める。
結論
物理蒸着法は、さまざまな基板上に薄膜材料を蒸着するための汎用性の高い技術であり、広く使用されている。
真空条件下で行われる。
蒸着源から基板への材料の効果的な移動を確実にするために、様々な方法を利用する。
これにより、制御された厚みと特性を持つコーティングが形成されます。
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