La pulvérisation est un procédé de dépôt couches minces permettant d’obtenir des dépôts métalliques, d’alliages, mais également de semi-conducteurs, nitrures, oxydes et carbures. Aussi appelée “dépôt par sputtering”, cette technique consiste à bombarder un matériau par des ions Ar+ pour arracher de la matière.
Ces atomes se déposent ensuite sur le substrat pour former un revêtement mince dont l’épaisseur dépasse rarement 10 µm. La pulvérisation a en outre l’avantage de produire des couches de pureté élevée, dont la composition est identique à celle de la cible pulvérisée.
Il existe différentes technologies de pulvérisation couches minces :
- Cathodique magnétron ;
- RF ;
- DC
Pulvérisation cathodique magnétron
Un champ électromagnétique puissant est utilisé pour emprisonner des électrons près de la surface d’un magnétron. Ces électrons entrent ensuite en collision avec les atomes du gaz de pulvérisation ce qui produit une ionisation.
Caractéristiques du dépot sputtering:
- vitesse de dépôt élevée ;
- plasma à pression plus basse ;
- les atomes pulvérisés sont électriquement neutres ;
Variante : pulvérisation RF
Pour établir des revêtements oxydes très isolants en évitant l’accumulation de charges électriques.
Utilisation courante :
- revêtements décoratifs colorés ;
- revêtements anti-usure ;
- films métalliques nanométriques semi-transparents ;
Revêtements multicouches obtenus par sputtering
Les couches céramiques obtenues par pulvérisation peuvent être additionnées de manière à obtenir des revêtements multicouches. Ceci est particulièrement utile si l’on cherche à combiner les avantages de ces différents matériaux, comme :
- la dureté ;
- l’adhérence ;
- la résistance à l’usure abrasive ;
- la tenue à l’oxydation ;
- la tenue en température.
Dans l’industrie, les revêtements mécaniques anti-usure les plus performants sont conçus de cette manière. À titre d’exemple, les revêtements DUPLEX sont une combinaison d’un traitement de nitruration et d’une couche de carbone amorphe DLC. Les couches de nitrure servent à obtenir un gradient de dureté entre la surface de l’outil traité et la couche DLC ultra-dure.
La métallisation par pulvérisation cathodique
La pulvérisation cathodique ne sert pas qu’à obtenir des revêtements céramiques : elle permet aussi de métalliser des surfaces. Ainsi, les revêtements d’or sont aussi bien utilisés en décoration que pour la protection des satellites face au rayonnement solaire ou encore comme traitement sur les vitres frontales des Airbus et des TGV.
En électronique, l’or et l’argent sont par ailleurs employés pour obtenir des revêtements conducteurs électriques.