Die thermische Verdampfung ist eine Technik zur Abscheidung dünner Schichten von Materialien.
Dabei wird ein Material in einer Hochvakuumumgebung bis zu seinem Verdampfungspunkt erhitzt.
Dadurch geht das Material von einem festen oder flüssigen Zustand in einen Dampfzustand über.
Die verdampften Moleküle gelangen dann auf ein Substrat, wo sie eine dünne Schicht bilden.
Dieses Verfahren wird üblicherweise für Materialien wie Aluminium, Silber, Nickel, Chrom, Magnesium und andere verwendet.
Was sind thermische Verdampfungsquellen? Die 5 wichtigsten Methoden werden erklärt
1. Fadenverdampfung
Bei der Fadenverdampfung wird ein einfaches elektrisches Heizelement oder ein Faden verwendet.
Das Material wird durch Joulesche Erwärmung erhitzt, d. h. durch die Erwärmung eines Widerstandsmaterials, indem ein elektrischer Strom durch das Material geleitet wird.
Diese Methode wird auch als Widerstandsverdampfung bezeichnet.
2. Elektronenstrahl- oder E-Strahl-Verdampfung
Bei diesem Verfahren wird ein Elektronenstrahl auf das Ausgangsmaterial gerichtet, um es direkt zu erhitzen.
Die hohe Energie des Elektronenstrahls bewirkt, dass das Material verdampft und in die Gasphase übergeht.
Diese Methode ermöglicht eine präzise Steuerung des Erhitzungsprozesses und kann bei Materialien eingesetzt werden, die sich mit Hilfe der Glühfadenheizung nur schwer verdampfen lassen.
3. Thermische molekulare Agitation
Die thermische Verdampfung basiert auf dem Prinzip der thermischen Molekularbewegung.
Wird einem Material Wärme zugeführt, erhöht sich die Energie seiner Moleküle.
Wenn die Energie das thermodynamische Potenzial übersteigt, entweichen die Moleküle als Dampf von der Oberfläche.
Dieses Prinzip ähnelt natürlichen Prozessen wie der Wasserverdampfung, wird aber in einer kontrollierten Hochvakuumumgebung angewandt, um dünne Materialschichten abzuscheiden.
4. Gleichgewichtsdampfdruck (EVP)
Der Gleichgewichtsdampfdruck (EVP), bei dem Materialien im Vakuum zu verdampfen beginnen, liegt bei etwa 10-2 Torr.
Einige Werkstoffe, wie z. B. Titan, können bei Temperaturen nahe ihrem Schmelzpunkt sublimieren oder verdampfen und eignen sich daher für thermische Verdampfungsprozesse.
5. Anwendungen und Vorteile
Die thermische Verdampfung bietet mehrere Vorteile, darunter relativ hohe Abscheideraten, Echtzeitkontrolle der Rate und der Schichtdicke sowie eine gute Kontrolle der Richtung des Verdampfungsstroms.
Dadurch eignet es sich für Verfahren wie Lift-off, um direkt strukturierte Schichten zu erhalten.
Das Verfahren ist vielseitig und einfach und kann in verschiedenen Branchen von der Elektronik bis zu Beschichtungen eingesetzt werden.
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