Основной принцип работы процесса электронно-лучевого испарения заключается в использовании интенсивного электронного пучка для нагрева и испарения исходного материала, который затем осаждается на подложку в виде тонкой пленки высокой чистоты. Этот процесс является разновидностью физического осаждения из паровой фазы (PVD) и особенно эффективен для создания тонких покрытий, которые не изменяют размеры подложки.
Подробное объяснение:
-
Установка и компоненты:
- Процесс начинается в вакуумной камере, которая необходима для того, чтобы испаряемый материал не вступал в реакцию с молекулами воздуха. Внутри камеры находятся три основных компонента:Источник электронного пучка:
- Обычно это вольфрамовая нить, нагретая до температуры более 2 000 градусов Цельсия. Под действием тепла из нити испускаются электроны.Керамический тигель:
- В нем хранится исходный материал, и он расположен так, чтобы принимать электронный луч. Тигель может быть изготовлен из таких материалов, как медь, вольфрам или техническая керамика, в зависимости от температурных требований к исходному материалу. Он постоянно охлаждается водой, чтобы предотвратить плавление и загрязнение исходного материала.Магнитное поле:
-
Магниты рядом с источником электронного пучка создают магнитное поле, которое фокусирует испускаемые электроны в пучок, направленный на тигель.Процесс испарения:
-
Электронный луч, сфокусированный магнитным полем, ударяет по исходному материалу в тигле. Энергия электронов передается материалу, заставляя его нагреваться и испаряться. Испарившиеся частицы поднимаются в вакууме и оседают на подложке, расположенной над исходным материалом. В результате образуется тонкопленочное покрытие, толщина которого обычно составляет от 5 до 250 нанометров.
-
Контроль и мониторинг:
-
Толщина осажденной пленки контролируется в режиме реального времени с помощью монитора на кварцевом кристалле. После достижения необходимой толщины электронный луч выключается, и система запускает последовательность охлаждения и выпуска воздуха для снятия вакуумного давления.Покрытие из нескольких материалов:
Многие системы электронно-лучевого испарения оснащены несколькими тиглями, что позволяет наносить различные материалы последовательно, не выпуская воздух из системы. Эта возможность позволяет создавать многослойные покрытия, повышая универсальность процесса.
Реактивное осаждение:
