Lecture 4: Physical Vapor Deposition PVD

Samankaltaiset tiedostot
Thin Films Technology. Lecture 3: Physical Vapor Deposition PVD. Jari Koskinen. Aalto University. Page 1

Thin Films Technology. Lecture 3: Physical Vapor Deposition PVD. Jari Koskinen. Aalto University. Page 1

Nanopinnoitetutkimus Suomessa - päivän teemaan sopivia poimintoja

ReFuel 70 % Emission Reduction Using Renewable High Cetane Number Paraffinic Diesel Fuel. Kalle Lehto, Aalto-yliopisto 5.5.

Characterization of clay using x-ray and neutron scattering at the University of Helsinki and ILL

LX 70. Ominaisuuksien mittaustulokset 1-kerroksinen 2-kerroksinen. Fyysiset ominaisuudet, nimellisarvot. Kalvon ominaisuudet

Exercise 1. (session: )

Capacity Utilization

SolarForum. An operation and business environment development project

ELEMET- MOCASTRO. Effect of grain size on A 3 temperatures in C-Mn and low alloyed steels - Gleeble tests and predictions. Period

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY

Metal 3D. manufacturing. Kimmo K. Mäkelä Post doctoral researcher

Luento5 8. Atomifysiikka

1. SIT. The handler and dog stop with the dog sitting at heel. When the dog is sitting, the handler cues the dog to heel forward.

Bounds on non-surjective cellular automata

FYSE301(Elektroniikka(1(A3osa,(kevät(2013(

LYTH-CONS CONSISTENCY TRANSMITTER

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY

Alternative DEA Models

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY

Paikkatiedon semanttinen mallinnus, integrointi ja julkaiseminen Case Suomalainen ajallinen paikkaontologia SAPO

The CCR Model and Production Correspondence

Kysymys 5 Compared to the workload, the number of credits awarded was (1 credits equals 27 working hours): (4)

Results on the new polydrug use questions in the Finnish TDI data

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY GRANT4COM OY

Mitä tiedetään nanomateriaalien terveysvaikutuksista. Harri Alenius, Tutkimusprofessori Nanoturvallisuuskeskuksen varajohtaja

TopA Hub laiteverkosto

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY

LUONNONVALON JOHTAMINEN SISÄTILOIHIN ALUMIINISILLA HEIJASTINPINNOILLA

Recirkulering. El-tilslutning. Kontrolpanel. Dansk. Timerfunktion

Lausuntopyyntöluettelo HUOM. Komiteoiden ja seurantaryhmien kokoonpanot on esitetty SESKOn komitealuettelossa

Laserpinnoitus katsaus tutkimusryhmä LaserCo:n toimintaan

Kuivajääpuhallus IB 15/120. Vakiovarusteet: Suutinlaatikko Suutinrasva Viuhkasuutin Viuhkasuuttimen irto-osa 8 mm Työkalu suuttimenvaihtoon 2 kpl

Yhtiön nimi: - Luotu: - Puhelin: - Fax: - Päiväys: -

BRUTTO PINTA- ALA (M 2 ) KEHYKSEN MATERIAAL I. EA-HP-1500/47-18 Super heat ALUMIINI 1, , *1680*110 59

Gap-filling methods for CH 4 data

7.4 Variability management

Exercise 3. (session: )

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY

Vertical Piezoelectric Structures for in-plane Actuation in MEMS Sensors

Supplementary information: Biocatalysis on the surface of Escherichia coli: melanin pigmentation of the cell. exterior

Uudet roll-to-roll pinnoitus- ja pintakäsittelymenetelmät pakkausmateriaalien valmistuksessa

Viral DNA as a model for coil to globule transition

VÄRE premises Sari Dhima

KMTK lentoestetyöpaja - Osa 2

SAGA 150. Asennusohjeet. Mittaa oven korkeus. Piirrä seinään oven kiinni -päätyyn seinäkannattimen kohdalle vaakaviiva korkeudelle ovi + 75mm + 20 mm.

Lataa SETI Revisited - Risto Isomäki. Lataa

Kuivajääpuhallus IB 7/40 Advanced

0. Johdatus kurssiin. Ene Kitkallinen virtaus

KYMENLAAKSO- FINLAND S LOGISTICS CENTRE- REGION OF OPPORTUNITIES Kai Holmberg, NELI-North European Logistics Institute RIGA

Reliable sensors for industrial internet

FROM VISION TO CRITERIA: PLANNING SUSTAINABLE TOURISM DESTINATIONS Case Ylläs Lapland

Tilausvahvistus. Anttolan Urheilijat HENNA-RIIKKA HAIKONEN KUMMANNIEMENTIE 5 B RAHULA. Anttolan Urheilijat

MERKINTÄHINNASTO / BRANDING PRICELIST

Efficiency change over time

AKKREDITOITU SERTIFIOINTIELIN ACCREDITED CERTIFICATION BODY PÄTEWIN OY

A Review of Thermal Spray Metallization of Polymer-Based Structures R. Gonzalez, H. Ashrafizadeh, A. Lopera, P. Mertiny, and A.

TIETEEN PÄIVÄT OULUSSA

On instrument costs in decentralized macroeconomic decision making (Helsingin Kauppakorkeakoulun julkaisuja ; D-31)

Toimisto (5) HUOM. Komiteoiden ja seurantaryhmien kokoonpanot on esitetty SESKOn komitealuettelossa

Returns to Scale II. S ysteemianalyysin. Laboratorio. Esitelmä 8 Timo Salminen. Teknillinen korkeakoulu

(Submitted December 6, 2012; in revised form May 29, 2013)

Konetekniikan koulutusohjelman opintojaksomuutokset

Lausuntopyyntöluettelo HUOM. Komiteoiden ja seurantaryhmien kokoonpanot on esitetty SESKOn komitealuettelossa

ABB Oy Domestic Sales Harri Liukku Aurinkosähköjärjestelmät Kytkennät

On instrument costs in decentralized macroeconomic decision making (Helsingin Kauppakorkeakoulun julkaisuja ; D-31)

16. Allocation Models

Laserpinnoitus. Petri Vuoristo Tampereen teknillinen yliopisto, materiaaliopin laitos ja Teknologiakeskus KETEK Oy, Kokkola

Käytännön kokemuksia osallistumisesta EU projekteihin. 7. puiteohjelman uusien hakujen infopäivät 2011

Reliable diagnostic support Ultra-light design

Laser-Assisted Cold-Sprayed Corrosionand Wear-Resistant Coatings: A Review

6-13 HPS III-S Ø 4,5 mm. Assembly notes. Kaikki tämän luettelon mitat viittaavat EWIKON-kuumakanavan komponentteihin niiden ollessa käyttölämpötilassa

ASUNTOSUUNNITTELU TÄNÄÄN

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY

Supplementary Table S1. Material list (a) Parameters Sal to Str

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY PÖYRY FINLAND OY, ENERGIA, MITTAUSPALVELUT

Master's Programme in Life Science Technologies (LifeTech) Prof. Juho Rousu Director of the Life Science Technologies programme 3.1.

Other approaches to restrict multipliers

FAKE GOLD portfolio OLLIPEKKA KANGAS 2009

Information on preparing Presentation

YLEISET OHJEET LÄMMINVESIVARAAJAN ASENNUKSEEN

Nanotäyteaineet kumissa

Ikärakennemuutos, tulot ja kulutus Reijo Vanne, Työeläkevakuuttajat TELA. Sisältö. Päälähteet

Studies of resonant laser ionization of yttrium atoms in helium. Perttu Ronkanen Pro Gradu

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

Constraining neutron star equation of state from cooling stages of X-ray bursts Juri Poutanen (Univ. of Oulu, Finland)

Expression of interest

Pituuden lämpötilalaajeneminen ja -kutistuminen

PrinLab. Antti Berg Oulun seudun ammattikorkeakoulu, Tekniikan yksikkö

6-13 HPS III-S Ø 12 mm. Assembly notes. Kaikki tämän luettelon mitat viittaavat EWIKON-kuumakanavan komponentteihin niiden ollessa käyttölämpötilassa

1.Growth of semiconductor crystals

Vastavalmistuneen vinkit. M.Sc John Rönn Department of Micro- and Nanotechnology Aalto University

Nanopinnoitteita koneenrakentajille seminaari Oerlikon Balzers Sandvik Coating Oy

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY

Aatofunktiot ja epätarkkuus


Digital Admap Native. Campaign: Kesko supermarket

Network to Get Work. Tehtäviä opiskelijoille Assignments for students.

Kaivostoiminnan eri vaiheiden kumulatiivisten vaikutusten huomioimisen kehittäminen suomalaisessa luonnonsuojelulainsäädännössä

AYYE 9/ HOUSING POLICY

Transkriptio:

Thin Films Technology Lecture 4: Physical Vapor Deposition PVD Jari Koskinen Aalto University Page 1

Contents Plasma Ion surface interactions Film growth mechanisms Different PVD methods Commercial PVD coatings Scale up 2

PVD methods PVD Sputtering Evaporation Diode Magnetro Ion beam Triode Resistive Arc Inductive e-beam n Radio freq. Pulsed cathode DC sputtering Pulsed DC Balanc ed Unbal anced Balan ced Unbal anced Filtered Nonfiltered Steered Random

Ion beam sputtering Kaufman http://www.youtube.c om/watch?v=ibcr- B258J8&NR=1

Surface coating methods more details

PVD methods

Electron beam evaporation Tyhjiöhöyrystys

Ion plating

Sputtering 9

Magnetron-sputtering Lähde: Angstrom Sciences, Inc.

Unbalanced magnetron sputtering Magnetron-laitteisto

Closed field magnetron sputtering Magnetron-laitteisto

PVD-pinnoitin

High power pulsed Magnetron Sputtering Pulsed Plasma Diffusion

HPPMS denser films Ti sputtered by DC magnetron and HPPMS. Note the difference in film density and smooth top surface of HPPMS film

Reactive sputtering

Reactive sputtering

Reactive sputtering

Reactive sputtering

Reactive sputtering

Reactive sputtering

Arc discharge deposition Arc discharge video

Arc disharge cathode spot www.shm-cz.cz/files/schema01.jpg

Arc discharge process arc current concentrated into filaments arcs intense electron emission intense ion emission due to electron current ( atoms/electrons 1/100) ionization of atoms formation of plasma flow of ions to cathode intense sputtering of atoms 10 6-10 8 A/m 2 overlapping thermal spikes materials is melted and sublimated in cathode spots cathode spots move randomly or could be steered by using magnets electons ionize vapor and create more electrons increase of current ions accelerate due to potential difference in plasma due to multiple collisions with fast electrons macro particles (up to 10 µm diam.i are formed Timko, Nordlund simulations http://prb.aps.org/supple mental/prb/v81/i18/e184 109

Filtered arc

Three types of bonding of carbon atoms sp 3 - Four string σ bonds in tetraedric directions sp 2 - Two σ bonds in plane - One weekπ bond ( non localised electron- conductivity) sp 1 - Two σ linear bonds - Two week π bonds (non localised electrons- conductivity)

Carbon structures- allotropies a diamond b graphite c lonsdalite (hex diam.) d fullerene 60C e fullerene 540C f fullerene 70C g amorphous carbon h carbon nano tube

Carbon Carbon has 3 hybridised bondings sp 3, sp 2, sp 1 sp 3 bondings form four equal carbon-carbon bonds producing tetrahedral structure of diamond Graphite has three sp 2 hybrid orbitals in plane 32

Diamond-like carbon (DLC) Various forms of C-H alloys presented in a ternary phase diagram DLC is a metastable form of amorphous carbon DLC films have a mixed sp 3 / sp 2 structure with different sp 3 and sp 2 proportions depending on deposition technique and parameters 33

34

Properties of ta-c as function of E i Sivu 35

Composition, effect to properties Composition as a function of deposition parameters, nitrogen composition (partial pressure of N2) Sivu 36

Pulsed laser deposition PLD high ionization evaporation of any material also in reactive gas stoichimetry of target to the surbstrate good control of depostion rate expensive lasers slow depostion rate not yet in industrial level http://www.youtube.com/watch_popup?v=g9rm4qhbnl0&vq=medium#t=19

E i as a function of laser pulse energy Sivu 38

Multilayer coatings TiAlN-multilayer

Ultrahardnanocomposte coatings - single layer At least two immiscible materials - nano-crystalline and amorphous Crystal growth limited by segregation of other phase in grain boundary Smaller crystal size -> higher hardness Typical: - nc-men/ nitride - nc-men/metal 40

Contents Plasma Ion surface interactions Film growth mechanisms Different PVD methods Commercial PVD coatings Scale up 41

PVD coatings - commercial TiAlN-multilayer Platit coatings Coating guide http://www.platit.com/coating Balzers coatings http://www.oerlikon.com/balzers/com/en/coating-guideoverview/ Hauzer Techno Coating http://www.hauzertechnocoating.com/en/

DUPLEX- coating plasmanitrading + PVD-coating

Contents Plasma Ion surface interactions Film growth mechanisms Different PVD methods Commercial PVD coatings Scale up 44

Large volumes, up scaling Heat reflecting, self cleaning, photo voltaic /www. www.vonardenne.biz/

New emerging PVD methods vacuum polymer deposition (VPD) high-power pulsed magnetron sputtering (HPPMS or HIPIMS) filtered cathodic arc deposition glancing angle deposition (GLAD).