CVD (Kimyasal Buhar Biriktirme) Kaplama Nedir?

Ortalama kapalı bir kap içinde ısıtılmış malzeme yüzeyinin buhar halindeki bir taşıyıcı gazın kimyasal reaksiyonu sonucu oluşan katı bir malzeme ile kaplanması kimyasal buhar biriktirme (Chemical Vapour Deposition, CVD) yöntemi olarak tanımlanır.

Kimyasal buhar biriktirme teknikleri, buhar fazında yapılan kaplamalar içinde endüstriyel uygulama tarihi en eski tekniklerdir. CVD işlemi yaklaşık olarak 1000°C gibi yüksek işlem sıcaklığına sahiptir. Yüksek  sıcaklıktan dolayı çelik matrisi ve yüzey kaplaması arasında difüzyon gerçekleşir. Bunun sonucu olarak mükemmel bir bağlanma sağlanır. Tabakanın, titanyum, karbon veya azot gibi ihtiyacı olan elementleri sağlaması açısından farklı gazlara ihtiyacı vardır. Gaz ile temasa geçen tüm açık yüzeyler kaplanacaktır. Bu uygulama için tipik kaplamalar TiC ve yaklaşık 6-9 µm tabaka kalınlığı olan sandviç (TiC – TiCN – TiN )  kaplamalardır.

• Reaktanın alt tabaka yüzeyine difüzyonu
• Reaktanın alt tabaka yüzeyine absorpsiyonu
• Reaktan- alt tabaka arası kimyasal reaksiyonu
• Üründen gaz desorpsiyonu
• Üründen atık gazın uzaklaşması

CVD Kaplama Türleri

• Atmosferik Basınçlı Kimyasal Buhar Biriktirme (APCVD)
• Alçak Basınçlı Kimyasal Buhar Biriktirme (LPCVD)
• Metal – Organik Kimyasal Buhar Biriktirme (MOCVD)
• Plazma Destekli Kimyasal Buhar Biriktirme (PECVD)
• Lazer Kimyasal Buhar Biriktirme (LCVD)

CVD Kaplama Avantajları

CVD’nin fiziksel buhar birikmesine göre bir takım avantajları vardır. Örneğin, reaksiyon çoğu zaman daha kolay seçilecek şekilde düzenlenebilir. CVD genellikle fiziksel buhar birikiminden daha uyumludur, yani fiziksel buhar biriktirme yöntemlerinde olduğu gibi alt tabakanın dikey duvarlarında ince, düşük kaliteli kaplamalara neden olmak yerine morfolojiyi izleyerek pürüzlü bir yüzeyi nispeten eşit bir şekilde kaplar. Diğer avantajlar arasında, CVD’nin, büyüme ortamının kontaminasyonu olmadan yeniden doldurulabilen dış rezervuarlardan işlem odasına akan kaynak malzemeler kullanması, çok yüksek vakum seviyeleri gerektirmemesi, genellikle alt tabakaları buharlaşmadan daha büyük partiler halinde işleyebilmesidir ve proses koşullarında hassasiyet toleransı açısından daha affedici. Bu avantajları dengeleyen CVD kaynak malzemeleri genellikle yüksek derecede toksik veya yanıcıdır ve CVD proses sisteminin tasarımında ve işletiminde büyük özen gerektirir. CVD ayrıca sıklıkla yüksek sıcaklıklar gerektirir ve en büyük dezavantajı yüksek sıcaklıktır. Kaplama sonrası yavaş soğutmadan ötürü tavlanmış olan takımın CVD işleminden sonra tekrar sertleştirilmesi gerekir. Bu sertleştirme sonrası, son işlemesi yapılmış takımda çarpılma ve boyutsal değişime sebep olabilir.

CVD Uygulama Alanları

Optik fiberler ve telekomünikasyon, nano makineler, yarı iletkenler ve ilgili cihazlar, bütünleşmiş devreler, algılayıcılar, kompozitler, elyaf ve toz üretiminde, elektronik sanayisinde, makine imalat sektöründe kesici – delici – aşındırıcı yüzey üretiminde, havacılık üzerine birçok alanlarda uygulanmakta ve önem kazanmaktadır.

Kaynakça

Angus Rockett, Chemical Vapor Deposition In: The Materials Science of Semiconductors Springer, Boston, MA.2008.

Hakan Koçak, Sağlam Metal Bolokur Teknik Yayıncılık:10.Baskı.

https://www.slideshare.net/Zzmmrrtt/kimyasal-buhar-biriktirme-cvd