Lắng đọng hơi vật lí (PVD) - PVD là một thuật ngữ chung được sử dụng để mô tả các kỹ thuật trong chân khơng gồm nhiều q trình vật lí để tạo ra màng mỏng bằng cách ngưng tụ từ dạng hơi của vật liệu. Trong buồng chân không, vật liệu rắn (bia) bị bay hơi hoặc do bị bắn phá tạo ra các nguyên tử, phân tử hay ion sau đó di chuyển đến bề mặt đế nơi xảy ra ngưng tụ và xảy ra phản ứng giữa các nguyên tử kim loại và
18 khí phản ứng (khí được cho vào như ơxy, nitơ hoặc metan) dẫn đến hình thành lớp phủ Hình 1.18. PVD nổi tiếng với khả năng tạo ra lớp màng mỏng có khả năng bảo vệ ăn mịn tốt trên các bề mặt vật liệu tiếp xúc với mơi trường ăn mịn. Loại tạo màng PVD được biết đến nhiều nhất là phún xạ và bốc bay. Một số phương pháp PVD đã được phát triển đa dạng, chúng khác nhau về cách sử dụng khí, sử dụng nhiệt độ hay chùm electron và các điều kiện sử dụng trong quá trình phủ. PVD có một số ưu điểm bao gồm: lớp phủ được tạo nên bằng phương pháp PVD có các đặc tính được cải thiện hơn so với bề mặt vật liệu nền. Quy trình PVD thân thiện với mơi trường so với nhiều quy trình khác, cho phép tạo màng mỏng mà khơng ảnh hưởng đến các đặc tính của vật liệu nền. Tính chất cơ học, tính ăn mịn của lớp phủ có thể được điều chỉnh theo yêu cầu. Tuy nhiên, PVD cũng có một số nhược điểm như khó khăn khi tạo màng trên các đế có hình dạng phức tạp, chi phí xử lý cao, độ phức tạp của quy trình và chỉ phủ đồng đều ở các mặt đế bằng phẳng [27-29].
b) Phương pháp hóa học
Lắng đọng hơi hóa học (CVD) là q trình sử dụng chân khơng cao được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp bán dẫn, tạo màng mỏng,... CVD tạo ra lớp phủ có chất lượng và có độ bền cao trên bất kì vật liệu nền nào. CVD là một quá trình bao gồm các phản ứng hóa học khơng đồng nhất của các chất phản ứng ở dạng khí xảy ra trên hoặc gần bề mặt chất nền được làm nóng lên đến 900 oC. Khi các khí ban đầu đi qua bề mặt chất nền đã được nung nóng, tạo ra các phản ứng hóa học và hình thành một pha rắn trên bề mặt chất nền. Nhiệt độ chất nền là rất quan trọng và có thể ảnh hưởng đến sự hình thành các phản ứng như Hình 1.19. Phương pháp CVD có thể phủ đồng đều cho các bề mặt phức tạp, tạo màng có độ phủ tốt với độ bám dính cao cho các bề mặt có cấu trúc phức tạp. CVD có thể tạo ra các mẫu vật liệu có độ tinh khiết cao do các cấu trúc được kiểm soát dưới cấp độ nguyên tử hoặc nanô mét. Dễ dàng sử dụng các tiền chất ban đầu (dễ bay hơi hóa học), CVD cho phép lắng đọng số lượng lớn vật liệu. Bên cạnh đó CVD cũng có một số nhược điểm như sử dụng các khí tiền chất độc hại có thể gây ăn mịn, dễ cháy nổ và có thể gây ra các mối nguy hiểm về an tồn hóa học [29].
Phương pháp sol-gel là phương pháp khá phổ biến dùng trong chế tạo lớp phủ nhờ tính đơn giản, độ dẻo tốt và chi phí quy trình thấp, sol-gel là một phương pháp hóa ướt tổng hợp. Trong q trình sol-gel, các phần tử trung tâm trải qua hai phản ứng hóa học là phản ứng thủy phân và phản ứng ngưng tụ. Quá trình sol-gel gồm các giai đoạn chính như tạo dung dịch, gel hóa, định hình, q trình hóa rắn và thiêu kết,… Sol-gel thường được ghép với một trong các phương pháp (nhúng, quay và phun) khi hình thành thể hiện trong Hình 1.20.
19