物理的気相成長法（PVD）は、さまざまな材料を使用して、薄く耐久性のあるコーティングを作成するプロセスです。
これらの材料には、金属、半導体、複合材料などが含まれる。
このプロセスでは、固体の前駆物質を蒸気の状態に変化させ、基板上に蒸着させます。
物理蒸着で使用される材料とは？(3つの主要材料の説明）
1.金属
PVDでは一般的に、蒸着用の主材料として金属を使用します。
この金属には、アルミニウム、チタン、銅など、周期表のさまざまな元素が含まれます。
金属の使用は、その導電性と耐久性のために普及しており、様々な産業用途に適しています。
2.半導体
シリコンやゲルマニウムのような材料も、PVD技術を使って成膜される。
これらの材料は、エレクトロニクス産業、特にマイクロチップやその他の電子部品の製造において極めて重要である。
3.複合材料と化合物
純粋な元素に加えて、PVDは酸化物や窒化物のような複合材料や化合物も成膜することができます。
これらの材料は、高い耐摩耗性や耐腐食性などの特殊な特性を持つため、しばしば使用されます。
例えば、窒化チタンは、その硬度と耐摩耗性により、切削工具のコーティングに頻繁に使用されます。
プロセスの詳細
熱蒸発
この方法では、材料は真空中で気化するまで加熱されます。
その後、蒸気が基材上で凝縮し、薄膜が形成されます。
この技術は汎用性が高く、金属と非金属の両方を含む幅広い材料に使用できます。
電子ビーム蒸着
より制御された方法で、電子ビームを使って原料を加熱・蒸発させる。
特定の酸化物や半導体など、気化に高温を必要とする材料の蒸着に特に有効です。
スパッタリング
もうひとつの一般的なPVD技術では、ターゲット材料に高エネルギーの粒子を衝突させ、原子を基板上に放出・堆積させます。
この方法は、蒸発しにくい材料も含め、さまざまな材料の蒸着に効果的です。
用途と留意点
PVDコーティングは、高温耐性と基材からの剥離しにくさで知られており、過酷な環境での用途に最適です。
このプロセスは、有害な化学物質を使用せず、廃棄物も最小限に抑えられるため、環境に優しいと考えられています。
基板に衝突するイオンのエネルギーが低いため、蒸着層の微細構造がバルク材料と異なる可能性があり、適切な接着と構造を確保するために高い基板温度（250℃～350℃）が必要となります。
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