I prodotti di deposizione sono materiali che si formano quando una sostanza viene depositata su una superficie solida in modo controllato, tipicamente atomo per atomo o molecola per molecola. Questi prodotti si presentano solitamente sotto forma di strati sottili o spessi che servono a modificare le proprietà della superficie del substrato, a seconda dell'applicazione prevista. Lo spessore di questi strati può variare da un singolo atomo (nanometri) a diversi millimetri, a seconda del metodo di deposizione e del materiale utilizzato.
I metodi di deposizione sono diversi e comprendono tecniche come la spruzzatura, il rivestimento di rotazione, la placcatura e la deposizione sotto vuoto. La deposizione sotto vuoto, in particolare, è un termine ampio che comprende vari trattamenti di ingegneria superficiale utilizzati per depositare materiali su substrati. Questi rivestimenti possono essere metallici (come cadmio, cromo, rame, nichel, titanio) o non metallici (come i compositi a matrice ceramica come carbonio/carbonio, carbonio/carburo di silicio).
Le tecnologie di deposizione sotto vuoto possono essere classificate in deposizione fisica da vapore (PVD) e deposizione chimica da vapore (CVD). La PVD comporta la condensazione di un materiale dallo stato liquido o solido in un vapore, mentre la CVD deriva da una reazione chimica che produce il vapore. Questi processi sono spesso condotti in un ambiente sotto vuoto, che può includere l'uso del plasma per aggiungere energia cinetica alla superficie, facilitando temperature di lavorazione più basse.
L'ambiente sottovuoto è vantaggioso per la deposizione del materiale, in quanto consente al materiale evaporato o spruzzato di attraversare la camera e depositarsi sul substrato senza interferenze da parte delle molecole d'aria, ottenendo uno strato uniforme. Dopo la deposizione, il sistema si raffredda prima che il vuoto venga interrotto e la camera venga espulsa nell'atmosfera.
Le più diffuse tecniche di rivestimento per deposizione sotto vuoto includono la deposizione fisica, in cui un film sottile di un solido viene prodotto con mezzi meccanici, elettromeccanici o termodinamici. Esempi di deposizione fisica possono essere visti in eventi quotidiani come la formazione della brina.
Le applicazioni dei prodotti di deposizione a film sottile sono numerose e comprendono rivestimenti protettivi, rivestimenti ottici, rivestimenti decorativi, rivestimenti a funzionamento elettrico, biosensori, dispositivi plasmonici, celle fotovoltaiche a film sottile e batterie a film sottile.
I processi chimici coinvolti nella deposizione da vapore sono complessi e competitivi e coinvolgono elementi quali i materiali di destinazione, la tecnologia di deposizione, la pressione della camera e la temperatura del substrato. I materiali di destinazione vanno dai metalli ai semiconduttori e le tecnologie di deposizione includono metodi come la litografia a fascio di elettroni, la deposizione su strato atomico, la deposizione di vapore chimico a pressione atmosferica e la deposizione di vapore chimico potenziata al plasma. La pressione della camera e la temperatura del substrato giocano un ruolo cruciale nel determinare il tipo di materiale che può essere depositato e la velocità con cui evapora e si forma il vapore, rispettivamente.
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