L'evaporazione termica è un metodo di deposizione fisica del vapore (PVD) che prevede l'uso di una fonte di calore resistivo per far evaporare un materiale solido in un ambiente sotto vuoto, con conseguente formazione di un film sottile su un substrato.
Questa tecnica è caratterizzata dalla semplicità e dal basso consumo energetico, che la rendono una scelta popolare per diverse applicazioni.
1. Meccanismo di riscaldamento
Il processo di evaporazione termica inizia con il riscaldamento del materiale da depositare.
Questo si ottiene tipicamente utilizzando una fonte di calore resistiva, che può essere una "barca", un "cestello" o una "bobina" fatta di materiali in grado di resistere alle alte temperature.
Il riscaldamento avviene facendo passare una corrente elettrica elevata attraverso questo dispositivo, che a sua volta riscalda il materiale fino al suo punto di fusione e poi al suo punto di vaporizzazione.
2. Ambiente sotto vuoto
Il processo viene eseguito in una camera ad alto vuoto, con pressioni spesso inferiori a 10^-5 torr.
Questo ambiente sotto vuoto è fondamentale perché impedisce la contaminazione del rivestimento e consente al materiale vaporizzato di raggiungere senza ostacoli il substrato.
Il vuoto garantisce inoltre che il materiale evapori in modo pulito, senza reagire con altri gas presenti nella camera.
3. Deposizione del film sottile
Una volta evaporato, il materiale forma un flusso di vapore che attraversa la camera a vuoto.
Questo flusso di vapore si condensa sul substrato, formando un film sottile.
L'energia delle particelle evaporate è relativamente bassa, circa 0,12 eV, una caratteristica dell'evaporazione termica rispetto ad altri metodi PVD come la deposizione ad arco.
4. Materiali utilizzati
L'evaporazione termica può essere utilizzata per depositare una varietà di materiali, tra cui elementi atomici puri (metalli e non metalli) e alcune molecole come ossidi e nitruri.
La scelta del materiale dipende dall'applicazione e dalle proprietà desiderate nel film sottile.
5. Applicazioni e vantaggi
Questa tecnica è ampiamente utilizzata grazie alla sua semplicità e ai bassi requisiti di potenza.
È adatta per le applicazioni in cui è richiesto un rivestimento pulito e uniforme.
La bassa energia delle particelle evaporate significa anche che il substrato subisce uno stress termico minimo, il che è vantaggioso per i materiali sensibili alla temperatura.
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