Qu'est-ce qu'un évaporateur à couche mince?
Un évaporateur à film mince est une machine utilisée pour créer un film mince. En évaporant ou en sublimant divers éléments, un évaporateur à film mince peut déposer des couches extrêmement minces d'atomes ou de molécules sur un matériau de substrat. La machine comprend une chambre à vide, un élément chauffant et un appareil qui maintient et déplace un substrat pendant le dépôt d’un film mince.
Il existe deux types principaux d’évaporation qui peuvent être utilisés pour créer un film mince. Ce sont l'évaporation résistive et l'évaporation par faisceau d'électrons. Dans ces deux techniques, un matériau cible est chauffé dans un évaporateur à film mince jusqu'à ce qu'il s'évapore ou se sublime. En tant que gaz, le matériau cible se déplace dans une chambre à vide jusqu'à ce qu'il se pose sur un substrat et forme un film mince. Ces deux techniques exigent que les matériaux cibles soient aussi stables qu'un gaz.
En évaporation résistive, un courant électrique passe à travers un matériau cible qui devient chaud lorsqu'il est alimenté. Avec suffisamment de chaleur, le matériau cible s'évapore ou se sublime. L'or et l'aluminium sont des matériaux cibles courants qui peuvent être évaporés sous forme de fils métalliques, appelés filaments. Les matériaux cibles sous forme de filaments sont difficiles à charger sur un évaporateur et ne peuvent être travaillés qu'en petites quantités. Un évaporateur à film mince peut également utiliser des feuilles minces d'un matériau cible, qui sont souvent plus faciles à travailler et produisent plus de matière lorsqu'elles sont évaporées.
Certains matériaux cibles ne conviennent pas à l'évaporation résistive car ils peuvent libérer de grandes sections de matières solides au cours du processus. Si ces solides entrent en collision avec le film mince se formant sur le substrat, ils peuvent le détruire. L'évaporation de ces matériaux nécessite l'utilisation d'une source de chauffage fermée qui permet à la forme gazeuse du matériau de s'échapper par de petits trous tout en piégeant des sections de matières solides dans la chambre de chauffage.
L'évaporation par faisceau d'électrons chauffe le matériau cible en y dirigeant un faisceau d'électrons de haute énergie. Dans ce type d'évaporateur à film mince, le matériau cible est maintenu dans un foyer refroidi tandis qu'il est bombardé d'électrons et chauffé. Ce processus est utile pour les matériaux cibles dont la température d'évaporation est très élevée car le faisceau d'énergie focalisé peut chauffer le matériau cible sans chauffer tout l'appareil. Le conteneur contenant le matériau cible n'est pas exposé à une chaleur extrême, il ne fond donc pas et ne s'évapore pas pendant le processus. Ce type d'évaporation en couche mince nécessite un équipement spécifique et peut être assez coûteux.