Die Verdampfung durch Widerstandsheizung ist ein Verfahren zur Herstellung dünner Schichten aus verschiedenen Materialien. Bei dieser Methode wird ein festes Material in einer Vakuumumgebung erhitzt, bis es verdampft und dann auf einem Substrat kondensiert.
5 wichtige Punkte über die Verdampfung durch Widerstandsheizung
1. Auswahl des Materials
Welches Material für die Verdampfung gewählt wird, hängt von der geplanten Anwendung ab. Für einfache Prozesse im Labormaßstab werden in der Regel Metalle wie Gold oder Aluminium verwendet. Für komplexere Anwendungen, wie z. B. die Molekularstrahlepitaxie, werden Materialien ausgewählt, die eine Präzisionsverdampfung erfordern und oft in Tiegeln aus passiven Materialien wie Bornitrid (BN) untergebracht sind.
2. Heizmechanismus
Die Erwärmung erfolgt, indem ein hoher Strom durch ein Widerstandselement geleitet wird. Dabei kann es sich um eine Glühwendel, eine Platte aus Wolfram oder Tantal oder ein Metallschiffchen aus hochschmelzenden Metallen wie Wolfram oder Molybdän handeln. Das Widerstandselement wandelt elektrische Energie in Wärme um, die dann das Material bis zu seinem Verdampfungspunkt erhitzt.
3. Vakuumumgebung
Der Prozess findet in einer Vakuumkammer statt, um zu verhindern, dass das verdampfte Material mit Luft oder anderen Gasen reagiert. Das Vakuum sorgt dafür, dass der Dampfdruck des Materials den Umgebungsdruck übersteigen kann, was die Verdampfung erleichtert.
4. Verdampfung und Kondensation
Sobald das Material seine Verdampfungstemperatur erreicht hat, verwandelt es sich in Dampf und wandert durch das Vakuum auf ein Substrat, wo es kondensiert und einen dünnen Film bildet. Dieser Film ist das Endprodukt des Verdampfungsprozesses und wird in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, von Beschichtungen auf Architekturglas bis hin zur Halbleiterherstellung.
5. Indirekte Erwärmung
Für Materialien, die empfindlich auf direkte hohe Temperaturen reagieren, werden indirekte Erhitzungsmethoden eingesetzt. Dabei wird ein Tiegel aus hitzebeständigen Materialien wie Aluminiumoxid, Yttriumoxid oder Zirkoniumdioxid verwendet, um das Material aufzunehmen. Die Heizung erhitzt dann den Tiegel, wodurch das Material im Inneren verdampft.
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