Co je vypařování tenkých vrstev?

Odpařování tenkých vrstev je proces fyzikální depozice par, který se používá k vytváření tenkých vrstev materiálu. Odpařování tenkých vrstev, které se nejčastěji používá pro kovové fólie a solární střechy, používá různé technologie k odpařování větších kusů materiálu ve vakuové komoře a zanechává za sebou tenkou, rovnoměrnou vrstvu na povrchu. Nejpoužívanějším procesem odpařování tenkých vrstev je zahřívání a odpařování samotného cílového materiálu, který pak umožňuje kondenzaci na substrátu nebo povrchu, který přijímá tenký film.

Tento proces obvykle začíná v utěsněné vakuové komoře, která je optimalizována pro zachycování par a plynných částic snížením tlaku vzduchu a vytlačováním dalších molekul vzduchu. Nejenže to snižuje energii potřebnou k odpařování, ale také to umožňuje přímější cestu k depoziční oblasti, protože částice páry se neohýbají tolik dalšími částicemi v komoře. Špatná konstrukce komory s větším tlakem vzduchu sníží tyto účinky vakua, což způsobí, že výsledný tenký film bude méně hladký a jednotný.

Existují dvě hlavní strategie odpařování cílového materiálu: odpařování elektronovým paprskem a odpařování vlákna. Techniky elektronového paprsku zahrnují zahřívání zdrojového materiálu na vysoké teploty bombardováním proudem elektronů, které jsou řízeny magnetickým polem. Jako zdroj elektronů se obvykle používá wolfram a pro materiál může produkovat více tepla než techniky odpařování vláken. Ačkoli elektronové paprsky mohou dosáhnout vyšších teplot, mohou také vytvářet neúmyslné škodlivé vedlejší účinky, jako jsou rentgenové paprsky, které by mohly potenciálně poškodit materiály uvnitř komory. Procesy žíhání mohou tyto účinky eliminovat.

Odpařování vlákna je druhým způsobem vyvolávání odpařování v materiálu a zahrnuje zahřívání odporovými prvky. Obvykle se odpor vytváří přiváděním proudu přes stabilní rezistor, vytvářením dostatečného tepla k roztavení a následným odpařením materiálu. I když by tento proces mohl mírně zvýšit pravděpodobnost kontaminace, může vytvořit rychlé rychlosti ukládání, které jsou průměrné asi 1 nm za sekundu.

Ve srovnání s jinými způsoby depozice par, jako je naprašování a chemické depozice par, nabízí odpařování tenkých vrstev několik klíčových výhod a nevýhod. Mezi nevýhody patří menší stejnoměrnost povrchu a snížené pokrytí schodů. Mezi výhody patří rychlejší depoziční rychlosti, zejména ve srovnání s rozprašováním, a méně vysokorychlostních iontů a elektronů, které jsou při naprašovacích procesech časté.