¿Qué es la evaporación de película delgada?
La evaporación de película delgada es un proceso de deposición física de vapor que se utiliza para crear películas delgadas de un material. Más comúnmente utilizado para películas metálicas y tejados solares, la evaporación de película delgada utiliza diferentes tecnologías para evaporar piezas más grandes del material en una cámara de vacío para dejar una capa delgada y uniforme en una superficie. El proceso más ampliamente utilizado de evaporación de película delgada implica calentar y evaporar el material objetivo en sí, y luego permitir que se condense en el sustrato o superficie que recibe la película delgada.
Este proceso generalmente comienza en una cámara de vacío sellada, que está optimizada para extraer vapor y partículas gaseosas al reducir la presión del aire y la acumulación de otras moléculas de aire. Esto no solo reduce la energía necesaria para evaporarse, sino que también permite un camino más directo al área de deposición porque las partículas de vapor no se hacen rebotar por tantas otras partículas dentro de la cámara. La construcción deficiente de la cámara con más presión de aire reducirá estos efectos de vacío, haciendo que la película delgada resultante se vuelva menos lisa y uniforme.
Las dos estrategias principales para vaporizar el material objetivo son la evaporación por haz de electrones y la evaporación de filamentos. Las técnicas de haz de electrones implican calentar el material fuente a altas temperaturas bombardeándolo con una corriente de electrones, que son dirigidos por un campo magnético. El tungsteno se usa típicamente como fuente de electrones, y puede producir más calor para el material que las técnicas de evaporación de filamentos. Aunque los haces de electrones pueden alcanzar temperaturas más altas, también pueden crear efectos secundarios dañinos no intencionales, como los rayos X, que podrían dañar los materiales dentro de la cámara. Los procesos de recocido pueden eliminar estos efectos.
La evaporación de filamentos es el segundo método para inducir la evaporación en el material, y consiste en calentar a través de elementos resistivos. Por lo general, la resistencia se crea alimentando la corriente a través de una resistencia estable, generando suficiente calor para derretir y luego vaporizar el material. Si bien este proceso podría aumentar ligeramente la probabilidad de contaminación, puede crear tasas rápidas de deposición que promedian aproximadamente 1 nm por segundo.
En comparación con otros métodos de deposición de vapor, como la pulverización catódica y la deposición química de vapor, la evaporación de película delgada ofrece algunas ventajas y desventajas clave. Algunos de los inconvenientes incluyen una menor uniformidad de la superficie y una disminución de la cobertura de los escalones. Las ventajas incluyen tasas de deposición más rápidas, especialmente en comparación con la pulverización catódica, y menos iones y electrones de alta velocidad, que son frecuentes en los procesos de pulverización catódica.