Die thermische Gasphasenabscheidung, auch thermische Verdampfung genannt, ist ein Verfahren der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD).
Dabei wird ein festes Material in einer Hochvakuumkammer erhitzt, bis es verdampft.
Der Dampf kondensiert dann auf einem Substrat und bildet eine dünne Schicht.
Diese Methode ist aufgrund ihrer Einfachheit und Effizienz sehr beliebt, insbesondere für die Abscheidung von Metallen mit relativ niedrigem Schmelzpunkt.
Die 4 wichtigsten Schritte werden erklärt
1. Aufbau der Vakuumkammer
Das Verfahren beginnt in einer Vakuumkammer aus Edelstahl.
Diese Kammer enthält einen Tiegel oder ein Schiffchen aus feuerfestem Material wie Wolfram oder Molybdän.
Das abzuscheidende Material (Verdampfer) wird in diesem Tiegel platziert.
2. Erhitzen des Materials
Das Material wird mit einer Widerstandsheizquelle erhitzt.
Dies geschieht so lange, bis es seinen Dampfdruck erreicht hat.
Zu diesem Zeitpunkt ist es ausreichend, um eine Dampfwolke in der Vakuumumgebung zu erzeugen.
3. Abscheidung des Dampfes
Das verdampfte Material, nun in Form eines Dampfstroms, durchläuft die Kammer.
Es lagert sich dann auf dem Substrat ab.
Das Substrat wird in der Regel in einer umgekehrten Position oben in der Kammer gehalten.
Die Oberfläche des Substrats ist dem erhitzten Ausgangsmaterial zugewandt, um die Beschichtung aufzunehmen.
4. Ausführliche Erläuterung
Vakuumumgebung
Die Verwendung einer Hochvakuumkammer ist entscheidend.
Sie minimiert das Vorhandensein von Luftmolekülen, die andernfalls mit dem aufdampfenden Material interagieren könnten.
Dadurch könnten sich die Eigenschaften des Materials verändern oder der Abscheidungsprozess behindert werden.
Heizmechanismus
Die Erwärmung erfolgt in der Regel durch Widerstandsheizung.
Dabei wird ein elektrischer Strom durch eine Spule oder einen Glühfaden geleitet, der in direktem Kontakt mit dem Material steht.
Diese Methode ist für Materialien mit relativ niedrigem Schmelzpunkt geeignet.
Sie ermöglicht eine präzise Steuerung der Temperatur, um sicherzustellen, dass das Material verdampft, ohne den Tiegel oder das Material selbst zu beschädigen.
Dampfdruck
Der Dampfdruck des Materials ist ein entscheidender Faktor im Abscheidungsprozess.
Er bestimmt die Geschwindigkeit, mit der das Material verdampft, und die Gleichmäßigkeit der Dampfwolke.
Der richtige Dampfdruck ist entscheidend für eine gleichmäßige und kontinuierliche Schicht auf dem Substrat.
Positionierung des Substrats
Das Substrat wird so positioniert, dass die dem Dampfstrom ausgesetzte Oberfläche maximiert wird.
Diese Positionierung hilft auch bei der Kontrolle der Dicke und der Gleichmäßigkeit des abgeschiedenen Films.
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