L'evaporazione a fascio di elettroni è un metodo di deposizione fisica del vapore (PVD) che utilizza un fascio di elettroni focalizzato per riscaldare ed evaporare i materiali di partenza in un ambiente sotto vuoto. Questo processo è particolarmente efficace per depositare film sottili di materiali ad alto punto di fusione su substrati.
Panoramica del processo:
Il processo inizia con un filamento di tungsteno riscaldato da una corrente elettrica ad alta tensione (in genere tra 5 e 10 kV). Questo riscaldamento provoca l'emissione termoionica, liberando elettroni. Questi elettroni ad alta energia vengono poi focalizzati e diretti da magneti permanenti o da lenti elettromagnetiche verso il materiale di destinazione, che viene alloggiato in un crogiolo raffreddato ad acqua.
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Spiegazione dettagliata:Riscaldamento del filamento di tungsteno:
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Il filamento di tungsteno viene riscaldato a temperature estremamente elevate facendovi passare una corrente elettrica ad alta tensione. Questa temperatura elevata facilita l'emissione di elettroni dalla superficie del tungsteno, un fenomeno noto come emissione termoionica.
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Focalizzazione del fascio di elettroni:
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Gli elettroni emessi vengono accelerati e focalizzati in un fascio utilizzando campi magnetici o elettromagnetici. Questo fascio viene poi diretto verso il materiale bersaglio.Evaporazione del materiale bersaglio:
Quando il fascio di elettroni colpisce il materiale bersaglio, l'energia cinetica degli elettroni viene trasferita al materiale, provocandone il riscaldamento e l'evaporazione. Il materiale evaporato viaggia quindi sotto forma di vapore attraverso la camera a vuoto e si deposita su un substrato posizionato sopra, formando un film sottile.
Deposizione del film sottile:
La deposizione del film sottile avviene quando le particelle evaporate si condensano sulla superficie più fredda del substrato. Lo spessore del film può variare da circa 5 a 250 nanometri, a seconda dell'applicazione specifica e delle proprietà del materiale.
Vantaggi e applicazioni:
