Die Elektronenstrahlverdampfung ist eine Methode der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD), bei der ein fokussierter Elektronenstrahl verwendet wird, um ein Material in einer Vakuumumgebung zu erhitzen und zu verdampfen.
Diese Technik ist besonders effektiv für die Herstellung dichter, hochreiner Beschichtungen auf Substraten.
Die 5 wichtigsten Schritte werden erklärt
1. Erhitzen des Wolframdrahtes
Das Verfahren beginnt mit der Erwärmung des Wolframdrahtes, indem ein elektrischer Strom durch ihn geleitet wird.
Dieses Filament ist für hohe Temperaturen ausgelegt und befindet sich in der Regel außerhalb des Beschichtungsbereichs, um eine Verunreinigung des Beschichtungsprozesses zu verhindern.
2. Emission und Fokussierung von Elektronen
Nach dem Erhitzen emittiert der Wolframglühfaden durch thermionische Emission Elektronen.
Diese Elektronen werden dann einer Hochspannung ausgesetzt, die sie in Richtung des Zielmaterials beschleunigt.
Der Einsatz von Permanentmagneten oder elektromagnetischer Fokussierung sorgt dafür, dass die Elektronen präzise und mit hoher Energie auf den Tiegel gelenkt werden.
3. Verdampfung des Materials
Der hochenergetische Elektronenstrahl trifft auf das Material im Tiegel und wandelt seine kinetische Energie in Wärmeenergie um.
Diese thermische Energie reicht aus, um das Material bis zu seinem Verdampfungspunkt zu erhitzen, so dass es zu Dampf wird.
Der Tiegel wird in der Regel mit Wasser gekühlt, um zu verhindern, dass er zusammen mit dem Material schmilzt oder verdampft.
4. Abscheidung auf dem Substrat
Das verdampfte Material wandert durch die Vakuumkammer und lagert sich auf dem über dem Tiegel befindlichen Substrat ab.
Dadurch entsteht eine dünne, hochreine Schicht auf dem Substrat, die in der Regel zwischen 5 und 250 Nanometer dick ist.
Diese Beschichtung kann die Eigenschaften des Substrats erheblich verändern, ohne seine Maßhaltigkeit zu beeinträchtigen.
5. Alternative Heizmethoden
Während die Elektronenstrahlverdampfung eine gängige Methode ist, können auch alternative Techniken wie die Induktionsverdampfung eingesetzt werden.
Bei dieser Methode wird eine HF-Induktionsheizspule um den Tiegel herum verwendet, um das Ausgangsmaterial zu erhitzen.
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