A deposição física em fase vapor (PVD) é um método utilizado para produzir nanomateriais.
Envolve a vaporização de uma fonte de material sólido em condições de vácuo.
Em seguida, deposita o material sob a forma de uma película fina num substrato.
Esta técnica é diferente da deposição química em fase vapor (CVD).
Na CVD, os precursores são introduzidos no estado gasoso.
A PVD é utilizada principalmente para criar películas finas com funções e propriedades específicas.
4 Etapas fundamentais do processo de deposição em fase vapor por processo físico
1. Evaporação ou gaseificação do material de revestimento
A primeira etapa da deposição em fase vapor por processo físico envolve a evaporação ou gaseificação do material sólido.
Isto pode ser conseguido através de vários métodos, como a evaporação em vácuo, a pulverização catódica ou a galvanização por arco plasma.
O material é aquecido até um ponto em que se transforma em vapor.
2. Transporte
Uma vez vaporizado, o material é transportado sob a forma de átomos ou moléculas através de um gás de baixa pressão ou ambiente de plasma dentro da câmara de vácuo.
Este passo assegura que o material vaporizado não é contaminado e mantém a sua integridade.
3. Reação e deposição
O material vaporizado reage e condensa-se na superfície do substrato, formando uma película fina.
O processo de deposição é controlado para garantir a formação de uma camada uniforme e aderente.
Técnicas como o revestimento iónico podem melhorar a aderência e a qualidade da película depositada.
4. Explicação pormenorizada de cada etapa
Evaporação ou gaseificação
Esta etapa é crucial, pois determina a pureza e a composição do vapor.
O método de vaporização pode variar, sendo a evaporação a vácuo um dos métodos mais simples, em que o material é aquecido até se evaporar.
A pulverização catódica envolve o bombardeamento de um material alvo com iões para ejetar átomos, enquanto a galvanização por plasma de arco utiliza um arco de alta potência para vaporizar o material.
Transporte
O ambiente de vácuo é essencial para evitar que o material vaporizado reaja com as moléculas de ar.
A baixa pressão assegura que o vapor viaja suavemente até ao substrato sem perder as suas propriedades.
Reação e deposição
O processo de deposição é quando o material vaporizado forma uma película no substrato.
As condições durante a deposição, como a temperatura e a pressão, podem ser ajustadas para controlar as propriedades da película, como a sua espessura e uniformidade.
Técnicas como o revestimento iónico podem ser utilizadas para melhorar a adesão da película ao substrato, tornando-a mais robusta e duradoura.
A PVD é particularmente útil em nanotecnologia para a produção de nanofios e nanobelts.
Pode criar camadas finas uniformes a uma escala atómica.
O processo é versátil e pode ser adaptado a vários materiais e substratos.
Isto faz da PVD uma ferramenta valiosa no fabrico de nanomateriais.
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