Verdampfungsmaterialien sind Stoffe, die zur Bildung dünner Filme oder Beschichtungen auf Oberflächen durch den Prozess der Verdampfung verwendet werden.
Diese Materialien werden auf eine hohe Temperatur erhitzt, bis sie anfangen zu verdampfen.
Im Vakuum gelangt das verdampfte Material direkt auf die Oberfläche eines Objekts, in der Regel ein Substrat, das beschichtet werden soll.
Dort beginnt das verdampfte Material zu kondensieren und bildet einen dünnen Film auf dem Substrat.
Welche Materialien werden bei der Verdampfung verwendet? 7 wichtige Punkte, die Sie wissen sollten
1. Arten der verwendeten Materialien
Die bei der Verdampfung verwendeten Materialien reichen von reinen Metallen bis zu verschiedenen Verbindungen wie Antimoniden, Arseniden, Boriden, Carbiden, Fluoriden, Nitriden, Oxiden, Seleniden, Siliziden, Sulfiden und Telluriden.
Beispiele hierfür sind Gold, das häufig für optische Beschichtungen verwendet wird, sowie verschiedene Oxide und Nitride, die bei der Herstellung von Solarzellen und Sensoren eine wichtige Rolle spielen.
2. Reinheitsgrade
Der Reinheitsgrad von Aufdampfmaterialien ist von entscheidender Bedeutung und liegt je nach Anwendung in der Regel zwischen 99,9 % und 99,99999 %.
Ein hoher Reinheitsgrad ist unerlässlich, um die Integrität und Leistung der Beschichtungen zu gewährleisten, insbesondere bei empfindlichen Anwendungen wie optischen Komponenten und medizinischen Geräten.
3. Formen von Aufdampfmaterialien
Aufdampfmaterialien gibt es in verschiedenen Formen, darunter Brocken, Folien, Pellets, Drähte, Stäbe, Kugeln und Geschosse.
Die Wahl der Form hängt von der spezifischen Verdampfungstechnik und der einfachen Handhabung und Erwärmung während des Verdampfungsprozesses ab.
4. Thermische Verdampfungstechniken
Für die thermische Verdampfung werden verschiedene Techniken verwendet:
- Verdampfung durch Widerstandsheizung: Das Material wird in einem widerstandsbeheizten Tiegel erhitzt, und der Dampf kondensiert auf dem Substrat.
- Elektronenstrahlverdampfung: Ein Elektronenstrahl wird auf das Material fokussiert, wodurch es sich schnell erhitzt und verdampft.
- Blitzverdampfung: Das Material wird mit einem Hochstromimpuls oder einer intensiven Wärmequelle schnell auf seine Verdampfungstemperatur erhitzt.
- Induktionserwärmung Verdampfung: Bei der Induktionserwärmung werden im Ausgangsmaterial Ströme induziert, die zur Erwärmung und Verdampfung führen.
5. Quellen des Verdampfungsmittels
Zu den Verdampferquellen gehören Verdampferschiffchen, Effusionszellen und Tiegel.
Verdampferschiffchen, in der Regel aus Wolfram oder Molybdän, werden zur Verdampfung fester Materialien mit Hilfe eines Heizelements oder eines Elektronenstrahls verwendet.
Effusionszellen werden verwendet, um flüssige oder gasförmige Stoffe durch Erhitzen auf eine hohe Temperatur zu verdampfen.
Tiegel werden zur Aufnahme fester Stoffe verwendet, die mit Hilfe eines Heizelements oder eines Elektronenstrahls verdampft werden.
6. Abscheidekammern
Beschichtungskammern sind mit verschiedenen Verdampfungsquellen ausgestattet, darunter einfache Metallschiffchen und feuerfeste Drahtheizungen, die häufig aus Wolfram oder Molybdän bestehen.
Für Präzisionsverdampfungsprozesse werden komplexere Effusionszellen mit Tiegeln aus passiven Materialien wie Bornitrid und externen Heizungen verwendet.
Diese Zellen werden üblicherweise in der Molekularstrahlepitaxie eingesetzt und gewährleisten eine präzise und kontrollierte Abscheidung von Materialien.
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