Die thermische Verdampfung ist ein Verfahren der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD), bei dem ein festes Material in einer Hochvakuumumgebung bis zu seinem Verdampfungspunkt erhitzt wird, wodurch es zu Dampf wird. Dieser Dampf wandert dann durch die Vakuumkammer und kondensiert auf einem Substrat, wodurch eine dünne Beschichtung entsteht.
5 wichtige Schritte zum Verständnis
1. Erhitzen des Materials
Das feste Material wird auf eine hohe Temperatur erhitzt, entweder durch Joule-Erwärmung (Widerstandsverdampfung) oder durch einen fokussierten Strahl von Hochenergieelektronen (Elektronenstrahlverdampfung). Durch diese Erhitzung verdampft oder sublimiert das Material und wird zu Dampf.
2. Dampftransport
Das verdampfte Material wandert unter dem Einfluss seines Dampfdrucks durch die Hochvakuumkammer. Die Vakuumumgebung sorgt dafür, dass der Dampfstrom nicht mit anderen Atomen reagiert oder gestreut wird, so dass seine Integrität erhalten bleibt.
3. Abscheidung auf dem Substrat
Der Dampf erreicht das Substrat und kondensiert bei Kontakt und bildet einen dünnen Film. Dieser Film kann aus verschiedenen Materialien bestehen, je nachdem, welches Ausgangsmaterial im Verdampfungsprozess verwendet wird.
4. Heizmechanismen
Bei der Widerstandsverdampfung wird das Material in einem Widerstandsboot platziert und erhitzt, indem es von einem elektrischen Strom durchflossen wird, wodurch es sich aufgrund seines elektrischen Widerstands erwärmt. Bei der Elektronenstrahlverdampfung wird ein Strahl hochenergetischer Elektronen auf das Material gerichtet, wodurch es direkt erhitzt und verdampft wird.
5. Vakuumumgebung
Die Hochvakuumumgebung ist von entscheidender Bedeutung, da sie verhindert, dass der Dampf mit Luftmolekülen in Wechselwirkung tritt, was zu Streuungen oder unerwünschten chemischen Reaktionen führen könnte. Dadurch wird sichergestellt, dass sich der Dampf in einer geraden Linie bewegt und sich gleichmäßig auf dem Substrat ablagert.
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