Wat is een dunne filmverdamper?
Een dunne-filmverdamper is een machine die wordt gebruikt om een dunne film te maken. Door verschillende elementen te verdampen of te sublimeren, kan een dunne-filmverdamper extreem dunne lagen van atomen of moleculen op een substraatmateriaal afzetten. De machine bestaat uit een vacuümkamer, een verwarmingselement en een apparaat dat een substraat vasthoudt en verplaatst terwijl een dunne film erop wordt afgezet.
Er zijn twee primaire soorten verdamping die kunnen worden gebruikt om een dunne film te maken. Dit zijn resistieve verdamping en elektronenstraalverdamping. Bij beide technieken wordt een doelmateriaal verwarmd in een dunne-filmverdamper totdat het verdampt of sublimeert. Als een gas beweegt het doelmateriaal door een vacuümkamer totdat het op een substraat landt en een dunne film vormt. Beide technieken vereisen dat de doelmaterialen zo stabiel zijn als een gas.
Bij resistieve verdamping wordt een elektrische stroom door een doelmateriaal geleid, die heet wordt wanneer deze wordt bekrachtigd. Bij voldoende warmte verdampt of sublimeert het doelmateriaal. Goud en aluminium zijn veel voorkomende doelmaterialen die kunnen worden verdampt in de vorm van metaaldraden, filamenten genoemd. Doelmaterialen in de vorm van filamenten zijn moeilijk op een verdamper te laden en kunnen alleen in kleine hoeveelheden worden bewerkt. Een dunne-filmverdamper kan ook dunne vellen van een doelmateriaal gebruiken, die vaak gemakkelijker zijn om mee te werken en meer materie opleveren bij verdamping.
Sommige doelmaterialen zijn niet geschikt voor resistieve verdamping omdat ze tijdens het proces grote delen vaste stof kunnen afwerpen. Als deze vaste stoffen botsen met de dunne film die zich op het substraat vormt, kunnen ze het verpesten. Het verdampen van deze materialen vereist het gebruik van een gesloten verwarmingsbron waardoor de gasvormige vorm van het materiaal door kleine gaten kan ontsnappen terwijl delen van vaste stof in de verwarmingskamer worden gevangen.
Verdamping met elektronenstralen verwarmt het doelmateriaal door een bundel elektronen met hoge energie erop te richten. In dit type dunne-filmverdamper wordt het doelmateriaal in een gekoelde haard bewaard, terwijl het met elektronen wordt gebombardeerd en verwarmd. Dit proces is nuttig voor doelmaterialen met een zeer hoge verdampingstemperatuur omdat de gerichte energiebundel het doelmateriaal kan verwarmen zonder het gehele apparaat te verwarmen. De houder met het doelmateriaal wordt niet blootgesteld aan extreme hitte, dus het smelt of verdampt niet tijdens het proces. Dit type dunne-filmverdamping vereist specifieke apparatuur en kan behoorlijk kostbaar zijn.