Die thermische Verdampfung ist ein Verfahren zur Herstellung dünner Schichten, bei dem ein Material erhitzt wird, bis es in einer Hochvakuumumgebung verdampft. Der Dampf kondensiert dann auf einem Substrat und bildet eine dünne Schicht. Dieses Verfahren ist aufgrund seiner Einfachheit und Effizienz eine beliebte Technik der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD).
5 wichtige Punkte erklärt
1. Erwärmung und Verdampfung
Bei der thermischen Verdampfung wird das abzuscheidende Material in einer Hochvakuumkammer in ein Widerstandsheizschiff gelegt. Das Material wird mit Hilfe der Jouleschen Heizung erhitzt, bei der ein elektrischer Strom durch das Widerstandsboot geleitet wird. Dadurch erreicht das Material hohe Temperaturen, die ausreichen, um es zu verdampfen und einen hohen Dampfdruck zu erzeugen.
2. Transport und Ablagerung
Die verdampften Moleküle wandern von der Quelle (dem erhitzten Material) zum Substrat, das sich in der Regel in einem bestimmten Abstand in derselben Vakuumkammer befindet. Die Vakuumumgebung ist von entscheidender Bedeutung, da sie die Wechselwirkung des Dampfes mit anderen Gasen minimiert und eine saubere und gezielte Abscheidung des Materials auf dem Substrat gewährleistet.
3. Kondensation und Filmbildung
Wenn das verdampfte Material das Substrat erreicht, kondensiert es und bildet einen dünnen Film. Die Dicke und Gleichmäßigkeit des Films lässt sich durch Einstellung der Verdampfungsrate, des Abstands zwischen Quelle und Substrat und der Dauer des Verdampfungsprozesses steuern.
4. Anwendungen und Vorteile
Die thermische Verdampfung ist in verschiedenen Industriezweigen aufgrund ihrer hohen Abscheidungsrate und Materialausnutzung weit verbreitet. Es wird für die Herstellung von Metallverbindungsschichten in Solarzellen, Dünnschichttransistoren, Halbleiterscheiben und OLEDs auf Kohlenstoffbasis verwendet. Das Verfahren kann auch durch fortschrittliche Technologien wie die E-Beam-Verdampfung verbessert werden, bei der ein hochenergetischer Elektronenstrahl zum Aufdampfen des Materials verwendet wird, was zu hochwertigen Beschichtungen mit hervorragender Genauigkeit führt.
5. Reproduzierbarkeit des Prozesses
Der Prozess kann mehrfach wiederholt werden, um die Dünnschicht auf die gewünschte Dicke zu bringen oder um Schichten aus verschiedenen Materialien zu erzeugen, was die Funktionalität und Leistung des Endprodukts verbessert.
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