Die bei der Elektronenstrahlverdampfung verwendeten Materialien umfassen eine breite Palette von Stoffen, vor allem Metalle und Keramiken, da bei diesem Verfahren hohe Temperaturen erreicht werden können. Die wichtigsten Materialien sind Metalle wie Aluminium, Kupfer, Nickel, Titan, Zinn und Chrom sowie Edelmetalle wie Gold, Silber und Platin. Darüber hinaus werden häufig Refraktärmetalle wie Wolfram und Tantal sowie andere Materialien wie Indiumzinnoxid und Siliziumdioxid verwendet.
Metalle:
- Traditionelle Metalle: Dazu gehören Aluminium, Kupfer, Nickel, Titan, Zinn und Chrom. Diese Metalle werden aufgrund ihrer Leitfähigkeit, Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit in verschiedenen Industriezweigen eingesetzt.
- Edelmetalle: Gold, Silber und Platin werden nicht nur wegen ihrer Leitfähigkeit, sondern auch wegen ihrer Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit verwendet, wodurch sie sich ideal für elektronische und optische Anwendungen eignen.
- Refraktäre Metalle: Wolfram und Tantal sind für ihren hohen Schmelzpunkt bekannt und werden in Anwendungen eingesetzt, die hohe Temperaturstabilität und Haltbarkeit erfordern.
Keramiken und andere Materialien:
- Indium-Zinn-Oxid (ITO): Dies ist ein transparentes, leitendes Material, das häufig in Displays und Solarzellen verwendet wird.
- Siliziumdioxid (SiO2): Wird wegen seiner isolierenden Eigenschaften und als Schutzschicht in der Halbleiterherstellung häufig verwendet.
Materialien für Substrate:
Die Substrate, auf die diese Materialien aufgebracht werden, können sehr unterschiedlich sein, z. B. Silizium, Quarz, Saphir für die Elektronik, Keramik wie Siliziumnitrid und Glas.Einzelheiten zum Verfahren:
Bei der Elektronenstrahlverdampfung wird ein fokussierter Elektronenstrahl eingesetzt, um das Ausgangsmaterial zu erhitzen und zu verdampfen. Der Elektronenstrahl wird in der Regel auf etwa 3000 °C erhitzt und durch eine 100 kV-Gleichspannungsquelle beschleunigt. Dieser Hochenergiestrahl wird auf das Ausgangsmaterial gerichtet, das dann verdampft und sich auf dem Substrat ablagert. Der Prozess ist hochgradig lokalisiert, was die Verunreinigung durch den Tiegel reduziert. Die kinetische Energie der Elektronen wird beim Auftreffen auf das Ausgangsmaterial in Wärmeenergie umgewandelt, was zur Verdampfung führt. Ein Teil der Energie geht durch die Erzeugung von Röntgenstrahlen und die Emission von Sekundärelektronen verloren.
Vorteile:
Der Hauptvorteil der Elektronenstrahlverdampfung liegt in der Möglichkeit, Materialien mit hohem Schmelzpunkt zu verarbeiten, die mit der herkömmlichen thermischen Verdampfung nur schwer zu bearbeiten sind. Dazu gehören Materialien wie Gold und Siliziumdioxid, die in verschiedenen High-Tech-Anwendungen von entscheidender Bedeutung sind.
