Bei der thermischen Verdampfung handelt es sich um ein PVD-Verfahren (Physical Vapor Deposition), bei dem ein Material in einer Hochvakuumumgebung erhitzt wird, bis es verdampft.
Der Dampf lagert sich dann auf einem Substrat ab und bildet eine dünne Schicht.
Diese Methode ist für ihre Einfachheit und Effizienz bekannt, was sie zu einer beliebten Wahl für verschiedene Anwendungen macht.
Was ist ein System zur thermischen Verdampfung? (Die 3 wichtigsten Schritte werden erklärt)
1. Erhitzen des Materials
Das zu verdampfende Material wird in einem Widerstandsschiff oder Tiegel in einer Vakuumkammer platziert.
Es wird entweder elektrisch durch Joule-Erwärmung oder durch Verwendung eines Materials mit einem höheren Schmelzpunkt als Behälter erhitzt.
Die Erhitzung wird so lange fortgesetzt, bis das Material seinen Verdampfungspunkt erreicht, an dem seine Oberflächenatome genügend Energie gewinnen, um die Oberfläche zu verlassen.
2. Verdampfung und Abscheidung
Sobald das Material verdampft ist, wandern die Dampfmoleküle durch die Vakuumkammer.
Die Vakuumumgebung sorgt dafür, dass sich die Moleküle bewegen können, ohne mit anderen Teilchen zusammenzustoßen, und ihre Richtung und Energie (in der Regel weniger als 1 eV) beibehalten.
Die mittlere freie Weglänge in der Kammer muss größer sein als der Abstand zwischen der Verdampfungsquelle und dem Substrat, das in der Regel bei einem Druck von 3,0 x 10^-4 Torr oder weniger gehalten wird.
3. Bildung eines Dünnfilms
Die Dampfmoleküle lagern sich auf einem Substrat ab, das sich oberhalb der Quelle befindet.
Das Substrat kann in verschiedenen Abständen angebracht werden, in der Regel zwischen 200 mm und 1 Meter.
Wenn die Moleküle das Substrat erreichen, bilden sie Keime und einen dünnen Film.
Dieses Verfahren eignet sich für eine breite Palette von Materialien, darunter Metalle wie Aluminium, Silber, Nickel und andere.
Anwendungen und Überlegungen
Einfachheit und Vielseitigkeit
Die thermische Verdampfung wird wegen ihrer einfachen Handhabung und der Möglichkeit, verschiedene Materialien abzuscheiden, bevorzugt.
Es ist besonders nützlich für Anwendungen, bei denen dünne Schichten auf Substraten aufgebracht werden müssen.
Vakuum-Anforderungen
Die Vakuumumgebung ist entscheidend, um Zusammenstöße von Dampfmolekülen mit anderen Partikeln zu verhindern und einen sauberen und effizienten Abscheidungsprozess zu gewährleisten.
Der Druck in der Kammer wird so aufrechterhalten, dass die mittlere freie Weglänge größer ist als der Abstand zum Substrat, wodurch der Abscheidungsprozess optimiert wird.
Erweiterungen
In einigen Anlagen kann eine Ionenstrahlquelle gleichzeitig eingesetzt werden, um die Eigenschaften der abgeschiedenen Schicht zu verändern, z. B. ihre Dichte zu erhöhen oder andere Merkmale zu verändern.
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