Qu'est-ce que la co-pulvérisation et la co-évaporation ?

La pulvérisation cathodique et l'évaporation thermique sont deux des procédés PVD de dépôt physique en phase vapeur les plus courants. Fabricants de systèmes de revêtement PVD en Chine Techniques de procédé de revêtement en couche mince. Exécutées dans un environnement de vide poussé, ces méthodes sont au cœur des industries des semi-conducteurs, de l'optique, de la photonique, des implants médicaux, de l'automobile et de l'aéronautique hautes performances.

"Co" signifie mutuel, commun - plus d'un. La co-pulvérisation et la co-évaporation signifient que plus d'un matériau de revêtement est appliqué sur un substrat qui permet la création d'une large gamme de compositions et d'alliages nouveaux et remarquables avec des qualités uniques et étonnantes impossibles sans cette technologie à couche mince en expansion rapide.
La co-pulvérisation est l'endroit où deux ou plusieurs matériaux cibles (ou «sources») sont pulvérisés, en même temps ou en séquence dans la chambre à vide, et est souvent utilisé avec la pulvérisation réactive au magnétron pour produire des films minces combinatoires tels que des alliages métalliques ou les compositions non métalliques telles que les céramiques.

Il est largement utilisé dans les industries du verre optique et architectural. En utilisant la co-pulvérisation réactive de deux matériaux cibles tels que le silicium et le titane avec une double pulvérisation magnétron, l'indice de réfraction ou l'effet d'ombrage du verre peut être contrôlé avec soin et précision sur des applications allant des surfaces à grande échelle, comme le verre architectural, aux lunettes de soleil. Il est également largement utilisé pour produire des panneaux solaires et des écrans. Les applications de la co-pulvérisation continuent de croître chaque jour.

La co-pulvérisation utilise plus d'une cathode (généralement deux ou trois) dans la chambre de traitement où la puissance de chaque cathode peut être contrôlée indépendamment. Cela peut signifier à la fois avoir plusieurs cathodes du même matériau cible fonctionnant en même temps pour augmenter les taux de dépôt, ou cela peut également signifier combiner différents types de matériaux cibles dans la chambre de traitement pour créer des compositions et des propriétés uniques dans les couches minces.

Des cibles de silicium qui sont pulvérisées dans un plasma contenant de l'oxygène lorsque le gaz réactif forme du SiO2 qui a un indice de réfraction de 1,5. Le titane pulvérisé dans le plasma avec de l'oxygène forme du TiO2 avec un indice de réflexion de 2,4. En co-pulvérisant ces deux matériaux de revêtement cibles et en faisant varier la puissance de chacun de ces magnétrons doubles, l'indice de réfraction précis du revêtement peut être personnalisé et déposé sur le verre à n'importe quel indice de réfraction souhaité entre 1,5 et 2,5.

De cette façon, la co-pulvérisation réactive a permis la création de revêtements en couches minces sur le verre et d'autres matériaux avec des indices de réfraction personnalisables ou gradués - y compris même des revêtements qui modifient les caractéristiques réfléchissantes du verre architectural à mesure que le soleil se renforce ou s'affaiblit.
La co-évaporation est un processus d'évaporation thermique qui peut présenter des avantages ou des inconvénients par rapport à la co-pulvérisation, en fonction de l'application spécifique, qui est mieux compris en définissant les différences fondamentales entre les processus de revêtement PVD par évaporation et pulvérisation.

Avec la co-évaporation, les matériaux de revêtement sont chauffés dans une chambre à vide poussé jusqu'à ce qu'ils commencent à s'évaporer ou à se sublimer. Ceci est réalisé en chauffant et en évaporant le matériau source soit à partir d'une nacelle à filament résistif/panier métallique, soit à partir d'un creuset à l'aide d'un faisceau d'électrons. Pour obtenir un haut degré d'uniformité avec des films minces évaporés thermiquement, le substrat à revêtir est souvent manipulé en le faisant tourner sur un ou deux axes à l'intérieur de la chambre de dépôt.

Les applications courantes des films minces de co-évaporation sont les revêtements métallisés sur les plastiques, le verre ou d'autres matériaux de substrat qui offrent un degré élevé d'opacité et de réflectivité, les miroirs de télescope et les panneaux solaires.

Les panneaux solaires à base de Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) ont atteint les rendements records les plus élevés parmi les cellules solaires à couches minces avec un rendement record de plus de 20 %. La clé de ce succès est le processus de co-évaporation en 3 étapes qui se traduit par un double gradient de Ga en profondeur avec une concentration accrue de Ga menant à la fois des surfaces avant et arrière du dépôt de film mince. C'est le type d'efficacité stoechiométrique que les processus de co-évaporation offrent dans le monde réel, créant un monde plus vert, plus propre et plus économe en énergie qui se développe rapidement dans le futur.