L'evaporazione termica è una tecnica ampiamente utilizzata nella deposizione di film sottili e la scelta dei materiali sia per la sorgente che per i film depositati è fondamentale. I materiali utilizzati nelle sorgenti per l'evaporazione termica sono in genere metalli ad alto punto di fusione come il tungsteno, il tantalio e il molibdeno, che vengono fabbricati in varie forme come barche, cestelli, filamenti e barre rivestite. Questi materiali sono scelti per la loro capacità di resistere alle alte temperature senza degradarsi. D'altra parte, i materiali da evaporare possono variare da metalli puri come oro, argento e titanio a non metalli, leghe e composti come biossido di silicio, ossidi e nitruri. La versatilità dell'evaporazione termica consente la deposizione di un'ampia varietà di materiali, rendendola una tecnica preziosa in numerose applicazioni.
Punti chiave spiegati:
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Materiali utilizzati per le sorgenti di evaporazione termica:
- Tungsteno: Metallo ad alto punto di fusione (3422°C) comunemente utilizzato nelle fonti di evaporazione termica. Viene spesso fabbricato in barche, filamenti o cestelli grazie alla sua eccellente stabilità termica e resistenza alla deformazione ad alte temperature.
- Tantalio: Un altro materiale ad alto punto di fusione (3017°C) utilizzato nelle fonti di evaporazione. È particolarmente utile per l'evaporazione di materiali che richiedono temperature molto elevate.
- Molibdeno: Con un punto di fusione di 2623°C, il molibdeno è anche una scelta popolare per le fonti di evaporazione. Viene spesso utilizzato sotto forma di barre o filamenti rivestiti.
Questi materiali sono stati scelti perché possono sopportare le temperature estreme richieste dall'evaporazione termica senza fondersi o reagire con i materiali da evaporare.
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Forme di fonti di evaporazione termica:
- Barche: Sono generalmente realizzati in tungsteno o tantalio e vengono utilizzati per contenere il materiale da evaporare. Vengono riscaldati direttamente facendo passare una corrente elettrica.
- Cestini: Sono spesso realizzati in tungsteno o molibdeno e vengono utilizzati per sostenere i crogioli contenenti il materiale da evaporare.
- Filamenti: Sono fili sottili di tungsteno o molibdeno che vengono utilizzati per far evaporare i materiali mediante riscaldamento resistivo.
- Aste rivestite: Si tratta di aste rivestite con il materiale da evaporare. L'asta viene riscaldata, provocando l'evaporazione del rivestimento.
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Materiali da evaporare:
- Metalli: I metalli più comuni utilizzati per l'evaporazione termica sono oro, argento, titanio, cromo e alluminio. Questi metalli vengono scelti per le loro proprietà specifiche, come la conduttività, la riflettività o l'adesione.
- Non metalli: Anche materiali come il germanio (Ge) e il biossido di silicio (SiO₂) possono essere evaporati. Questi materiali sono spesso utilizzati in applicazioni che richiedono specifiche proprietà ottiche o elettriche.
- Leghe: Alcune applicazioni richiedono l'evaporazione di leghe, che può essere più impegnativa a causa delle differenze nei tassi di evaporazione degli elementi costitutivi.
- Composti: Anche gli ossidi (ad esempio, SiO₂) e i nitruri possono essere evaporati. Questi materiali sono spesso utilizzati in applicazioni che richiedono specifiche proprietà chimiche o meccaniche.
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Considerazioni sulla scelta del materiale:
- Punto di fusione: Il materiale da evaporare deve avere un punto di fusione inferiore a quello del materiale di partenza per garantire che evapori prima che il materiale di partenza si degradi.
- La purezza: Spesso sono richiesti materiali di elevata purezza per evitare la contaminazione del film depositato.
- Compatibilità: Il materiale di partenza deve essere chimicamente compatibile con il materiale da evaporare per evitare reazioni indesiderate.
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Applicazioni dell'evaporazione termica:
- Rivestimenti ottici: Materiali come l'oro e l'argento sono spesso utilizzati per i rivestimenti riflettenti nelle applicazioni ottiche.
- Dispositivi elettronici: Metalli come l'alluminio e il cromo sono utilizzati nella fabbricazione di componenti elettronici.
- Rivestimenti protettivi: Materiali come il titanio e il biossido di silicio vengono utilizzati per creare strati protettivi su vari substrati.
In sintesi, i materiali utilizzati nelle sorgenti di evaporazione termica sono principalmente metalli ad alto punto di fusione come tungsteno, tantalio e molibdeno, che vengono fabbricati in varie forme per contenere e riscaldare i materiali da evaporare. I materiali da evaporare possono variare da metalli puri a non metalli, leghe e composti, a seconda delle proprietà desiderate del film depositato. La scelta dei materiali è fondamentale per il successo del processo di evaporazione termica: considerazioni come il punto di fusione, la purezza e la compatibilità giocano un ruolo chiave.
Tabella riassuntiva:
| Categoria | I materiali | Proprietà chiave |
|---|---|---|
| Materiali di partenza | Tungsteno (3422°C), tantalio (3017°C), molibdeno (2623°C) | Elevato punto di fusione, stabilità termica, resistenza alla deformazione |
| Forme di fonti | Barche, cesti, filamenti, aste rivestite | Progettato per contenere e riscaldare i materiali durante l'evaporazione |
| Materiali evaporati | Metalli (oro, argento, titanio), non metalli (SiO₂), leghe, composti | Scelti per la conduttività, la riflettività, l'adesione o per specifiche proprietà ottiche/chimiche |
| Applicazioni | Rivestimenti ottici, dispositivi elettronici, rivestimenti protettivi | Impiego versatile in vari settori |
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