Die thermische Verdampfung ist ein Verfahren, bei dem Materialien erhitzt werden, bis sie verdampfen und dann auf einem Substrat abgeschieden werden. Die Abscheiderate, d. h. die Geschwindigkeit, mit der sich das Material abscheidet, liegt in der Regel zwischen 1 und 10 Nanometern pro Sekunde. Diese Geschwindigkeit wird insbesondere bei der Elektronenstrahlverdampfung, einer gängigen Form der thermischen Verdampfung, beobachtet.
Wie hoch ist die Abscheidungsrate bei der thermischen Verdampfung? (4 Schlüsselfaktoren werden erklärt)
1. Heizmethode
Bei der thermischen Verdampfung wird das Material erhitzt, bis es verdampft. Die Geschwindigkeit, mit der dies geschieht, hängt von der Heizmethode ab. Bei der Elektronenstrahlverdampfung zum Beispiel wird ein hochenergetischer Strahl verwendet, um einen kleinen Punkt des Materials zu erhitzen. Dadurch lässt sich die Verdampfungsrate genau steuern. Mit dieser Methode können Abscheidungsraten von 1 bis 10 Nanometern pro Sekunde erreicht werden.
2. Vakuumumgebung
Die Vakuumumgebung ist von entscheidender Bedeutung, da sie es dem Dampf ermöglicht, direkt auf das Substrat zu gelangen, ohne dass es zu Zusammenstößen oder Reaktionen mit anderen Atomen in der Gasphase kommt. Der Druck in der Kammer muss so niedrig sein, dass die mittlere freie Weglänge der Dampfteilchen größer ist als der Abstand zwischen der Verdampfungsquelle und dem Substrat. Diese Bedingung erleichtert einen direkteren und ununterbrochenen Abscheidungsprozess, wodurch die Abscheidungsrate aufrechterhalten wird.
3. Materialeigenschaften
Die Eigenschaften des zu verdampfenden Materials wirken sich ebenfalls auf die Abscheiderate aus. Materialien mit höherem Dampfdruck verdampfen schneller, was zu höheren Abscheideraten führt. Das Material muss so gewählt werden, dass es einen höheren Dampfdruck als das Heizelement hat, um eine Verunreinigung der Schicht zu vermeiden.
4. Positionierung des Substrats
Der Abstand und die Positionierung des Substrats im Verhältnis zur Verdampfungsquelle können ebenfalls die Abscheidungsrate beeinflussen. Eine optimale Positionierung gewährleistet eine effiziente Abscheidung ohne Materialverluste durch Streuung oder andere Wechselwirkungen innerhalb der Vakuumkammer.
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