Che cos'è l'evaporazione a film sottile?
L'evaporazione a film sottile è un processo di deposizione fisica da vapore che viene utilizzato per creare film sottili di un materiale. Più comunemente usato per film metallici e tetti solari, l'evaporazione a film sottile utilizza diverse tecnologie per far evaporare pezzi più grandi di materiale in una camera a vuoto per lasciare uno strato sottile e uniforme su una superficie. Il processo più ampiamente utilizzato di evaporazione del film sottile prevede il riscaldamento e l'evaporazione del materiale bersaglio stesso, quindi permettendo che si condensi sul substrato o sulla superficie che riceve il film sottile.
Questo processo di solito inizia in una camera a vuoto sigillata, che è ottimizzata per assorbire vapore e particelle gassose riducendo la pressione dell'aria e l'affollamento di altre molecole d'aria. Ciò non solo riduce l'energia necessaria per evaporare, ma consente anche un percorso più diretto verso l'area di deposizione perché le particelle di vapore non vengono rimbalzate da altrettante altre particelle all'interno della camera. Una cattiva costruzione della camera con una maggiore pressione dell'aria ridurrà questi effetti del vuoto, rendendo il film sottile risultante meno uniforme e uniforme.
Le due strategie principali per vaporizzare il materiale target sono l'evaporazione del fascio di elettroni e l'evaporazione del filamento. Le tecniche del fascio di elettroni comportano il riscaldamento del materiale sorgente ad alte temperature bombardandolo con un flusso di elettroni, che sono diretti da un campo magnetico. Il tungsteno viene generalmente utilizzato come fonte di elettroni e può produrre più calore per il materiale rispetto alle tecniche di evaporazione del filamento. Sebbene i fasci di elettroni possano raggiungere temperature più elevate, possono anche creare effetti collaterali dannosi involontari, come i raggi X, che potrebbero potenzialmente danneggiare i materiali all'interno della camera. I processi di ricottura possono eliminare questi effetti.
L'evaporazione del filamento è il secondo metodo per indurre l'evaporazione nel materiale e prevede il riscaldamento attraverso elementi resistivi. Di solito la resistenza viene creata alimentando la corrente attraverso un resistore stabile, generando abbastanza calore da fondere e quindi vaporizzare il materiale. Sebbene questo processo possa aumentare leggermente la probabilità di contaminazione, può creare tassi di deposizione rapidi che si aggirano intorno a 1 nm al secondo.
Rispetto ad altri metodi di deposizione di vapore, come sputtering e deposizione chimica da vapore, l'evaporazione a film sottile offre alcuni vantaggi e svantaggi chiave. Alcuni degli svantaggi includono una minore uniformità della superficie e una riduzione della copertura del gradino. I vantaggi includono velocità di deposizione più elevate, soprattutto se confrontate con lo sputtering, e meno ioni ed elettroni ad alta velocità, che sono frequenti nei processi di sputtering.