Was ist der Dünnschichtprozess?
Der Dünnschichtprozess kann eine Reihe verschiedener chemischer oder physikalischer Verfahren beinhalten. Die gebräuchlichsten Dünnschicht-Verarbeitungstechniken sind flüssige oder gasförmige Chemikalien, Verdampfungsmethoden oder der Sputterprozess. Kombinationen dieser Techniken sind auch im Dünnschichtverfahren üblich, was eine bessere Kontrolle über die Eigenschaften des Endprodukts ermöglicht. Das Dünnschichtverfahren kann physikalischer oder chemischer Natur sein.
Chemikalien, entweder in flüssiger oder gasförmiger Form, können verwendet werden, um einen dünnen Film zu erzeugen. Die chemische Abscheidung aus der Dampfphase setzt beispielsweise ein Material einer Chemikalie aus, die sich zersetzt oder mit dem Material reagiert. Während dieses Prozesses entstehen oft gefährliche oder flüchtige Nebenprodukte. Aus diesem Grund müssen die Labors für die Entsorgung der entstehenden Chemikalien ausgerüstet sein. Das Erhitzen des Substrats kann das Wachstum des Dünnfilms während der chemischen Dampfabscheidung fördern.
Die Verdampfung ist ein weiterer üblicher Dünnschichtprozess. Beim Verdampfen wird das Targetmaterial erhitzt, bis es verdampft oder sublimiert. Sobald die Substanz ein Gas ist, wird sie in eine Kammer abgegeben, die das Substrat enthält, auf dem sich der dünne Film bildet. Die Substanz trifft auf das Substrat und bildet einen dünnen Film.
Es gibt eine Reihe verschiedener Maschinen, mit denen Zielmaterialien verdampft werden können. Diese Maschinen können ein Targetmaterial auf einer beheizten Spule, Platte oder in einer beheizten Kammer erwärmen. Substanzen können auch verdampft werden, wenn sie von einem Strahl hochintensiver Elektronen oder Photonen getroffen werden, wie sie von einem Laser emittiert werden.
Das Sputterverfahren, auch Sputterabscheidung oder reaktives Magnetronsputtern genannt, ist ein häufig verwendetes Dünnschichtverfahren. Während dieses Vorgangs wird ein Substrat in einer Vakuumkammer in einer Spezialmaschine platziert. Die Luft wird aus der Kammer abgesaugt und das Targetmaterial in Form eines Gases in die Kammer abgegeben. Starke Magnete erzeugen eine Ladung, die bewirkt, dass das Targetmaterial ionisiert und sich auf dem Substrat ablagert. Durch Hin- und Herbewegen des Substrats während dieses Vorgangs wird sichergestellt, dass sich der dünne Film gleichmäßig auf seiner Oberfläche verteilt.
Der Dünnfilmprozess erzeugt Dünnfilme aus verschiedenen Elementen oder Molekülen mit einer Dicke zwischen einigen und einigen hundert Atomen. Dünne Filme sind vielseitig einsetzbar und in Computern, optischen Geräten und als Farbfilter für Kameras und Teleskope üblich. Dünne Filme werden üblicherweise aus Titan, Aluminium, Gold, Silber und Legierungen dieser Metalle hergestellt. Übliche Substrate sind Metalle, Kunststoffe, Glas und Keramik.