انباشت بخار فیزیکی

انباشت بخار فیزیکی ( به انگلیسی: physical vapor deposition ( PVD ) ) یکی از روش های انباشت در خلاء می باشد که می تواند برای تولید لایه های نازک و پوشش ها استفاده شود. انباشت بخار فیزیکی یا به طور خلاصه PVD، فرایندی است که در آن ماده از یک فاز جامد یا مایع به یک فاز بخار تبدیل شده و سپس دوباره به صورت یک لایه نازک در یک فاز جامد یا مایع بر روی سطح انباشته می شود. اسپری و تبخیر، متداول ترین فرایندهای انباشت فیزیکی بخار هستند. از PVD برای ساخت قطعاتی که نیاز به لایه های نازک با عملکردهای خاص شامل خواص مکانیکی، اپتیکی، شیمیایی و الکترونیکی دارند، استفاده می شود. برای مثال در تجهیزات نیم رسانا مانند پنل های خورشیدی لایه نازک، [ ۱] لایه های پلاستیکی از جنس PET آلومینیوم دار برای بسته بندی مواد غذایی و بادکنک ها، [ ۲] و ابزارهای برش از جنس تیتانیم نیترید که در تراشکاری استفاده می شوند.
پوشش های صنعتی متداول اعمال شده توسط PVD عبارتند از: تیتانیوم نیترید، زیرکونیوم نیترید، کروم نیترید و تیتانیوم آلومینیوم نیترید.
در این فرایند به علت برخورد یون های شناور در پلاسما به سطح مادهٔ انباشت شونده، اتم های موجود در سطح آن کنده شده و بر روی سطح مادهٔ اصلی می نشیند و لایه نارکی بر روی سطح ایجاد می شود
در فرایند PVD، تمام سطوح داخلی محفظه خلاء و همچنین بُن پایه های ( به انگلیسی: fixture ) مورد استفاده برای نگه داشتن قطعات، به صورت ناخواسته با پوشش سرامیکی پوشیده می شوند.
این فرایند در شرایط خلأ و طی چهار مرحله زیر انجام می پذیرد:
• تبخیر: در این مرحله مادهٔ هدف توسط پرتوهای الکترونی مورد اصابت قرار می گیرد و سبب کنده شدن اتم های سطح ماده و تبخیر آن می گردد.
• انتقال و جابجایی بخارهای حاصله :طی این مرحله اتم های تبخیر شده در یک مسیر مشخص به سمت ماده ای که لایه نشانی خواهد شد، حرکت می کنند. در مواردی که از فلز استفاده می شود اتم های بخار شده، بعد از جابجایی با گازهایی همچون اکسیژن، نیتروژن و … واکنش می دهند.
البته اگر مادهٔ پوشش دهنده تنها ماده هدف باشد و محیط عاری از مواد دیگر مانند اکسیژن باشد، این مرحله حذف خواهد شد.
• واکنش: موادی که جهت رسوب دهی مورد استفاده قرار می گیرند شامل اکسیدها، نیتریدها، کاربیدها و سایر مواد فلزی می باشد.
• انباشت: این مرحله بر روی سطح ماده پوشش شونده صورت می گیرد که ممکن است برخی واکنش های شیمیایی نیز بین ماده هدف ( پوشش دهنده ) و پوشش شونده به طور هم زمان با انباشت صورت پذیرد.