Термическое испарение - это метод физического осаждения из паровой фазы (PVD), при котором материал нагревается в среде высокого вакуума до испарения, а затем пары осаждаются на подложку, образуя тонкую пленку. Этот метод известен своей простотой и эффективностью, что делает его популярным выбором для различных применений.
Детали процесса:
-
Нагрев материала: Материал, подлежащий испарению, помещается в резистивную лодочку или тигель в вакуумной камере. Его нагревают либо электрическим током за счет джоулева нагрева, либо используя в качестве контейнера материал с более высокой температурой плавления. Нагрев продолжается до тех пор, пока материал не достигнет точки испарения, при которой его поверхностные атомы приобретают достаточно энергии, чтобы покинуть поверхность.
-
Испарение и осаждение: Когда материал испаряется, молекулы пара проходят через вакуумную камеру. Вакуумная среда обеспечивает движение молекул без столкновений с другими частицами, сохраняя их направление и энергию (обычно менее 1 эВ). Средний свободный путь в камере должен быть больше, чем расстояние между источником испарения и подложкой, которая обычно поддерживается при давлении 3,0 x 10^-4 Торр или ниже.
-
Формирование тонкой пленки: Молекулы пара осаждаются на подложку, расположенную над источником. Подложка может быть расположена на различных расстояниях, обычно от 200 мм до 1 метра. Когда молекулы достигают подложки, они зарождаются и образуют тонкопленочное покрытие. Этот процесс подходит для широкого спектра материалов, включая такие металлы, как алюминий, серебро, никель и другие.
Области применения и соображения:
- Простота и универсальность: Термическому испарению отдают предпочтение за его простоту и способность наносить различные материалы. Оно особенно полезно для приложений, требующих нанесения тонких пленочных покрытий на подложки.
- Требования к вакууму: Вакуумная среда имеет решающее значение для предотвращения столкновений молекул пара с другими частицами, обеспечивая чистый и эффективный процесс осаждения. Давление в камере поддерживается таким образом, чтобы средний свободный путь превышал расстояние до подложки, что оптимизирует процесс осаждения.
- Усовершенствования: В некоторых установках источник ионного пучка может использоваться одновременно для изменения свойств осажденной пленки, например, повышения ее плотности или изменения других характеристик.
Заключение:
Термическое испарение - это фундаментальная технология PVD, использующая принципы испарения и конденсации для нанесения тонких пленок на подложки. Простота метода в сочетании с возможностью работы с различными материалами делает его универсальным и широко используемым методом в области материаловедения и инженерии.
