I materiali per evaporazione sono sostanze utilizzate per formare film sottili o rivestimenti sulle superfici attraverso il processo di evaporazione.
Questi materiali vengono riscaldati a una temperatura elevata finché non iniziano a vaporizzare.
Nel vuoto, il materiale vaporizzato va direttamente verso la superficie di un oggetto, di solito un substrato, che è l'obiettivo da rivestire.
Qui il materiale vaporizzato inizia a condensare e a formare un film sottile sul substrato.
Quali sono i materiali utilizzati nell'evaporazione? 7 punti chiave da conoscere
1. Tipi di materiali utilizzati
I materiali utilizzati nell'evaporazione vanno dai metalli puri a vari composti come antimonuri, arsenidi, boruri, carburi, fluoruri, nitruri, ossidi, seleniuri, siliciuri, solfuri e tellururi.
Ne sono un esempio l'oro, comunemente utilizzato nei rivestimenti ottici, e vari ossidi e nitruri, fondamentali nella produzione di celle solari e sensori.
2. Livelli di purezza
I livelli di purezza dei materiali di evaporazione sono critici e in genere variano dal 99,9% al 99,99999%, a seconda dell'applicazione.
L'elevata purezza è essenziale per garantire l'integrità e le prestazioni dei rivestimenti, soprattutto in applicazioni sensibili come i componenti ottici e i dispositivi medici.
3. Forme dei materiali di evaporazione
I materiali di evaporazione sono disponibili in varie forme, tra cui pezzi, lamine, pellet, fili, barre, pallini e pallottole.
La scelta della forma dipende dalla tecnica di evaporazione specifica e dalla facilità di manipolazione e riscaldamento durante il processo di evaporazione.
4. Tecniche di evaporazione termica
Per l'evaporazione termica si utilizzano diverse tecniche:
- Evaporazione con riscaldamento resistivo: Il materiale viene riscaldato in un crogiolo a riscaldamento resistivo e il vapore si condensa sul substrato.
- Evaporazione con fascio di elettroni: Un fascio di elettroni viene focalizzato sul materiale, provocandone il rapido riscaldamento e l'evaporazione.
- Evaporazione flash: Il materiale viene riscaldato rapidamente fino alla temperatura di evaporazione utilizzando un impulso ad alta corrente o una fonte di calore intensa.
- Evaporazione con riscaldamento a induzione: Il riscaldamento a induzione induce correnti nel materiale di partenza, provocandone il riscaldamento e l'evaporazione.
5. Fonti di evaporante
Le fonti di evaporante comprendono barche di evaporazione, celle di effusione e crogioli.
Le barche di evaporazione, tipicamente in tungsteno o molibdeno, sono utilizzate per vaporizzare materiali solidi utilizzando un elemento riscaldante o un fascio di elettroni.
Le celle di effusione sono utilizzate per vaporizzare materiali liquidi o gassosi riscaldandoli ad alta temperatura.
I crogioli sono utilizzati per contenere materiali solidi che vengono vaporizzati mediante un elemento riscaldante o un fascio di elettroni.
6. Camere di deposizione
Le camere di deposizione sono dotate di varie sorgenti di evaporazione, tra cui semplici barche metalliche e riscaldatori a filo refrattario, spesso in tungsteno o molibdeno.
Per processi di evaporazione di precisione, si utilizzano celle di effusione più complesse con crogioli realizzati in materiali passivi come il nitruro di boro e riscaldatori esterni.
Queste celle sono comunemente impiegate nell'epitassia a fascio molecolare, per garantire una deposizione precisa e controllata dei materiali.
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