Der Hauptunterschied zwischen der thermischen und der Elektronenstrahlverdampfung liegt in der Methode, mit der das Material verdampft wird. Bei der thermischen Verdampfung wird der Tiegel durch elektrischen Strom erhitzt, wodurch das Ausgangsmaterial schmilzt und verdampft, während bei der Elektronenstrahlverdampfung ein Strahl hochenergetischer Elektronen zur direkten Erhitzung des Ausgangsmaterials verwendet wird.
Thermische Verdampfung:
Bei der thermischen Verdampfung wird ein Tiegel, der das Material enthält, auf eine hohe Temperatur erhitzt, wodurch das Material verdampft. Das verdampfte Material kondensiert dann auf einem Substrat und bildet einen dünnen Film. Diese Methode eignet sich gut für Materialien, die eine niedrigere Schmelztemperatur benötigen, wie Metalle und Nichtmetalle. Die thermische Verdampfung kann jedoch zu weniger dichten Dünnschichten führen und birgt ein größeres Risiko von Verunreinigungen, da der Tiegel erhitzt wird. Die Abscheiderate bei der thermischen Verdampfung ist im Allgemeinen niedriger als bei der Elektronenstrahlverdampfung.Elektronenstrahlverdampfung:
- Bei der Elektronenstrahlverdampfung hingegen wird ein Strahl hochenergetischer Elektronen verwendet, um das Material direkt zu erhitzen. Mit dieser Methode können Materialien auf wesentlich höhere Temperaturen erhitzt werden, was die Verdampfung von Hochtemperaturmaterialien und refraktären Metallen wie Wolfram, Tantal oder Graphit ermöglicht. Die Verwendung eines wassergekühlten Kupferherds bei der Elektronenstrahlverdampfung stellt sicher, dass die Erwärmung lokal erfolgt, wodurch die Reinheit des Ausgangsmaterials erhalten bleibt und eine Verunreinigung durch benachbarte Komponenten verhindert wird. Diese Methode bietet auch höhere Abscheidungsraten und ist besser steuerbar, erfordert aber eine komplexe und kostspielige Elektronik.Vergleich:
- Erwärmungsmethode: Bei der thermischen Verdampfung wird der Tiegel mit elektrischem Strom erhitzt, während bei der Elektronenstrahlverdampfung ein Strahl hochenergetischer Elektronen zur direkten Erhitzung des Materials verwendet wird.
- Materialeignung: Die thermische Verdampfung eignet sich für Materialien mit niedrigeren Schmelzpunkten, während die Elektronenstrahlverdampfung für Materialien mit höheren Schmelzpunkten geeignet ist.
- Reinheit und Verunreinigungen: Die Elektronenstrahlverdampfung führt im Allgemeinen zu Schichten mit höherer Reinheit, da die Erwärmung lokal erfolgt und keine Tiegelerwärmung erforderlich ist, wodurch das Risiko von Verunreinigungen verringert wird.
- Abscheidungsrate: Die Elektronenstrahlverdampfung hat eine höhere Abscheidungsrate als die thermische Verdampfung.
Komplexität und Kosten:
Elektronenstrahlverdampfungssysteme sind komplexer und kostspieliger und erfordern fortschrittliche Elektronik und Sicherheitsmerkmale.
