L'evaporazione termica sotto vuoto è una tecnica di deposizione fisica da vapore (PVD) in cui un materiale viene riscaldato in una camera a vuoto fino a vaporizzarsi e poi condensare su un substrato.
Questo processo viene utilizzato per depositare film sottili di materiale su un substrato, in genere in un ambiente controllato con bassa pressione di gas per garantire che il materiale vaporizzato raggiunga il substrato senza collisioni.
5 fasi chiave spiegate
1. Impostazione del processo
Il processo inizia con una camera a vuoto, solitamente in acciaio inossidabile.
Questa camera ospita un crogiolo o una barca in materiali refrattari come il tungsteno o il molibdeno.
Il materiale da depositare (evaporante) viene posto all'interno del crogiolo.
2. Riscaldamento ed evaporazione
Il materiale viene riscaldato utilizzando corrente elettrica o fasci di elettroni.
Il riscaldamento continua fino a quando gli atomi della superficie del materiale acquistano energia sufficiente per lasciare la superficie e trasformarsi in vapore.
La pressione di vapore del materiale deve raggiungere almeno 10 mTorr per una deposizione efficace.
3. Deposizione sotto vuoto
L'ambiente sottovuoto è fondamentale perché garantisce che il materiale vaporizzato raggiunga il substrato senza entrare in collisione con le molecole di gas.
La pressione all'interno della camera viene mantenuta a un livello in cui il percorso libero medio delle particelle vaporizzate è più lungo della distanza tra la sorgente e il substrato, in genere tra 10^-5 e 10^-9 Torr.
4. Rivestimento del substrato
Il materiale vaporizzato si condensa sul substrato, formando un film sottile.
Il substrato è solitamente posizionato sopra il materiale in evaporazione e la deposizione avviene in "linea di vista", ovvero il vapore segue un percorso diretto dalla sorgente al substrato.
5. Energia e microstruttura
Poiché l'energia degli ioni che impattano sulla superficie del substrato è bassa, il substrato viene spesso riscaldato a una temperatura elevata (circa 250°C-350°C) per modificare la microstruttura dello strato depositato, che può differire in modo significativo dal materiale in massa.
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