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.
Zusammenfassung des Prozesses:
- 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.
- 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.
- 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.
Ausführliche Erläuterung:
- Heizmechanismen: Bei der Widerstandsverdampfung wird das Material in einem Widerstandsboot platziert und erhitzt, indem ein elektrischer Strom durch das Material geleitet wird, wodurch es sich aufgrund seines elektrischen Widerstands erwärmt. Bei der Elektronenstrahlverdampfung wird ein Strahl hochenergetischer Elektronen auf das Material gerichtet, der es direkt erhitzt und eine Verdampfung bewirkt.
- Vakuumumgebung: Die Hochvakuumumgebung ist von entscheidender Bedeutung, da sie verhindert, dass der Dampf mit Luftmolekülen in Wechselwirkung tritt, was zu Streuung 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.
- Beschichtung des Substrats: Das Substrat wird in der Regel gekühlt, um den Kondensationsprozess zu unterstützen. Wenn die Dampfmoleküle das kühle Substrat erreichen, verlieren sie ihre kinetische Energie und bilden einen festen Film. Dieser Film kann sehr dünn sein und je nach den Prozessparametern von Nanometern bis zu Mikrometern Dicke reichen.
Überprüfung und Berichtigung:
Die angegebenen Referenzen sind konsistent und beschreiben den Prozess der thermischen Verdampfung genau. Es gibt keine sachlichen Fehler oder Unstimmigkeiten in den Beschreibungen der Prozessschritte oder der beteiligten Mechanismen. Die Erklärungen sind detailliert und logisch aufgebaut und decken die Heizmethoden, die Bedeutung der Vakuumumgebung und die Abscheidung des Films auf dem Substrat ab.
