Die Elektronenstrahlabscheidung ist ein Verfahren der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD), bei dem ein hochenergetischer Elektronenstrahl verwendet wird, um ein Ausgangsmaterial zu verdampfen, das sich dann als dünner Film auf einem Substrat abscheidet.
Das Verfahren findet in einer Vakuumkammer statt, um eine hohe Reinheit und eine genaue Kontrolle der Abscheidung zu gewährleisten.
Die 4 wichtigsten Schritte werden erklärt
1. Erzeugung des Elektronenstrahls
Das Verfahren beginnt mit der Erzeugung eines Elektronenstrahls mit Hilfe einer Elektronenkanone.
Diese Kanone enthält einen Glühfaden, in der Regel aus Wolfram, der erhitzt wird, um durch thermionische Emission Elektronen zu emittieren.
Die Elektronen werden beschleunigt und durch ein Magnetfeld zu einem Strahl fokussiert.
2. Verdampfung von Material
Der fokussierte Elektronenstrahl wird auf einen Tiegel gerichtet, der das aufzubringende Material enthält.
Die Energie des Strahls erhitzt das Material, wodurch es je nach seinen Eigenschaften verdampft oder sublimiert.
So können beispielsweise Metalle wie Aluminium zunächst schmelzen und dann verdampfen, während Keramik direkt vom festen Zustand in den Dampf übergeht.
3. Abscheidung auf dem Substrat
Das verdampfte Material bildet einen Dampf, der durch die Vakuumkammer wandert und auf einem über dem Tiegel positionierten Substrat kondensiert.
Das Substrat kann gedreht und präzise positioniert werden, um die Gleichmäßigkeit und Dicke der abgeschiedenen Schicht zu steuern.
4. Erweiterungen und Kontrolle
Das Verfahren kann durch den Einsatz von Ionenstrahlen zur Unterstützung der Abscheidung verbessert werden, was die Haftung und Dichte der Schicht erhöht.
Die Computersteuerung verschiedener Parameter wie Heizung, Vakuumniveau und Substratbewegung gewährleistet die Abscheidung konformer Schichten mit bestimmten optischen Eigenschaften.
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