Qu'est-ce que l'évaporation en couche mince?
L'évaporation en couches minces est un processus de dépôt physique en phase vapeur utilisé pour créer des couches minces d'un matériau. Plus couramment utilisée pour les films métalliques et les toits solaires, l’évaporation en film mince utilise différentes technologies pour évaporer les plus grosses pièces du matériau dans une chambre à vide afin de créer une couche uniforme et fine sur une surface. Le procédé le plus largement utilisé d’évaporation en couche mince consiste à chauffer et à évaporer le matériau cible lui-même, puis à le laisser se condenser sur le substrat, ou la surface, qui reçoit le film mince.
Ce processus débute généralement dans une chambre à vide scellée, optimisée pour aspirer les particules de vapeur et de gaz en réduisant la pression atmosphérique et l'encombrement d'autres molécules d'air. Non seulement cela réduit l'énergie nécessaire à l'évaporation, mais cela permet également un chemin plus direct vers la zone de dépôt, car les particules de vapeur ne sont pas renvoyées par autant de particules dans la chambre. Une construction de chambre médiocre avec plus de pression d'air réduira ces effets de vide et rendra le film fin moins lisse et uniforme.
Les deux stratégies principales pour vaporiser le matériau cible sont l’évaporation par faisceau d’électrons et l’évaporation des filaments. Les techniques de faisceaux d'électrons impliquent de chauffer le matériau source à des températures élevées en le bombardant d'un flux d'électrons, qui sont dirigés par un champ magnétique. Le tungstène est généralement utilisé comme source d'électrons et peut produire plus de chaleur pour le matériau que les techniques d'évaporation de filament. Bien que les faisceaux d'électrons puissent atteindre des températures plus élevées, ils peuvent également créer des effets secondaires néfastes non intentionnels, tels que les rayons X, qui pourraient potentiellement endommager les matériaux à l'intérieur de la chambre. Les processus de recuit peuvent éliminer ces effets.
L'évaporation des filaments est la deuxième méthode d'induction de l'évaporation dans le matériau. Elle implique un chauffage par des éléments résistifs. Habituellement, la résistance est créée en alimentant le courant à travers une résistance stable, générant suffisamment de chaleur pour fondre puis vaporiser le matériau. Bien que ce processus puisse augmenter légèrement le risque de contamination, il peut créer des taux de dépôt rapides allant en moyenne d’environ 1 nm par seconde.
Par rapport aux autres méthodes de dépôt en phase vapeur, telles que la pulvérisation cathodique et chimique, l’évaporation en film mince offre quelques avantages et inconvénients essentiels. Certains des inconvénients comprennent une moindre uniformité de surface et une moindre couverture des marches. Les avantages comprennent des vitesses de dépôt plus rapides, en particulier par rapport à la pulvérisation cathodique, et un nombre moins élevé d'ions et d'électrons à grande vitesse, fréquents dans les processus de pulvérisation cathodique.