Wat is dunne-filmverdamping?
Dunne filmverdamping is een proces van fysische dampafzetting dat wordt gebruikt om dunne films van een materiaal te maken. Meestal gebruikt voor metaalfilms en zonnedaken, gebruikt dunne filmverdamping verschillende technologieën om grotere stukken materiaal in een vacuümkamer te verdampen om een dunne, gelijkmatige laag op een oppervlak achter te laten. Het meest gebruikte proces van dunne-filmverdamping omvat het verwarmen en verdampen van het doelmateriaal zelf, en het vervolgens laten condenseren op het substraat, of oppervlak, dat de dunne film ontvangt.
Dit proces begint meestal in een afgesloten vacuümkamer, die is geoptimaliseerd om damp en gasvormige deeltjes op te zuigen door de luchtdruk en verdringing van andere luchtmoleculen te verminderen. Dit vermindert niet alleen de energie die nodig is om te verdampen, maar het zorgt ook voor een directer pad naar het afzettingsgebied omdat de dampdeeltjes niet door zoveel andere deeltjes in de kamer worden teruggekaatst. Slechte kamerconstructie met meer luchtdruk zal deze vacuümeffecten verminderen, waardoor de resulterende dunne film minder glad en uniform wordt.
Er zijn twee hoofdstrategieën voor het verdampen van het doelmateriaal: verdamping van elektronenstralen en verdamping van gloeidraden. Elektronenstraaltechnieken omvatten het verwarmen van het bronmateriaal tot hoge temperaturen door het te bombarderen met een stroom elektronen, die worden gericht door een magnetisch veld. Wolfraam wordt meestal gebruikt als de bron van de elektronen en het kan meer warmte voor het materiaal produceren dan verdampingstechnieken voor gloeidraden. Hoewel elektronenstralen hogere temperaturen kunnen bereiken, kunnen ze ook onbedoelde schadelijke bijwerkingen veroorzaken, zoals röntgenstralen, die mogelijk de materialen in de kamer kunnen beschadigen. Uitgloeiprocessen kunnen deze effecten elimineren.
Filamentverdamping is de tweede methode voor het induceren van verdamping in het materiaal, en het omvat verwarming door weerstandselementen. Gewoonlijk wordt weerstand gecreëerd door stroom door een stabiele weerstand te voeren, waardoor voldoende warmte wordt gegenereerd om te smelten en vervolgens het materiaal te verdampen. Hoewel dit proces de kans op besmetting enigszins zou kunnen vergroten, kan het snelle afzetsnelheden creëren die gemiddeld tot ongeveer 1 nm per seconde zijn.
Vergeleken met andere methoden voor opdamping, zoals sputteren en chemische opdamping, biedt dunne-filmverdamping enkele belangrijke voor- en nadelen. Sommige van de nadelen omvatten minder oppervlakte-uniformiteit en verminderde stapbedekking. Voordelen omvatten snellere afzettingssnelheden, vooral in vergelijking met sputteren, en minder hogesnelheidionen en elektronen, die vaak voorkomen bij sputterprocessen.