Co to jest odparowywanie cienkich warstw?
Parowanie cienkowarstwowe to proces fizycznego osadzania z fazy gazowej, który służy do tworzenia cienkich warstw materiału. Najczęściej stosowany do folii metalowych i dachów słonecznych, odparowywanie cienkich warstw wykorzystuje różne technologie do odparowywania większych kawałków materiału w komorze próżniowej, aby pozostawić cienką, równą warstwę na powierzchni. Najszerzej stosowanym procesem odparowywania cienkiej warstwy jest podgrzewanie i odparowywanie samego materiału docelowego, a następnie umożliwienie mu kondensacji na podłożu lub powierzchni, która otrzymuje cienką warstwę.
Proces ten zwykle rozpoczyna się w szczelnej komorze próżniowej, która jest zoptymalizowana do pobierania pary i cząstek gazowych przez zmniejszenie ciśnienia powietrza i zatłoczenie innych cząsteczek powietrza. Nie tylko zmniejsza to energię potrzebną do odparowania, ale także pozwala na bardziej bezpośrednią ścieżkę do obszaru osadzania, ponieważ cząsteczki pary nie odbijają się wokół tylu innych cząstek w komorze. Słaba konstrukcja komory z większym ciśnieniem powietrza zmniejszy te efekty próżni, powodując, że powstały cienki film stanie się mniej gładki i jednolity.
Dwie główne strategie odparowywania materiału docelowego to odparowanie wiązki elektronów i odparowanie żarnika. Techniki wiązki elektronów polegają na podgrzewaniu materiału źródłowego do wysokich temperatur poprzez bombardowanie go strumieniem elektronów kierowanych przez pole magnetyczne. Wolfram jest zwykle stosowany jako źródło elektronów i może wytwarzać więcej ciepła dla materiału niż techniki parowania żarnika. Chociaż wiązki elektronów mogą osiągać wyższe temperatury, mogą również powodować niezamierzone szkodliwe skutki uboczne, takie jak promieniowanie rentgenowskie, które mogą potencjalnie uszkodzić materiały w komorze. Procesy wyżarzania mogą wyeliminować te efekty.
Parowanie żarnika jest drugą metodą indukowania parowania w materiale i obejmuje ogrzewanie przez elementy rezystancyjne. Zwykle oporność powstaje przez doprowadzenie prądu przez stabilny rezystor, wytwarzając wystarczającą ilość ciepła do stopienia, a następnie odparowania materiału. Chociaż proces ten może nieznacznie zwiększyć prawdopodobieństwo zanieczyszczenia, może on wytwarzać duże szybkości osadzania, które średnio wynoszą około 1 nm na sekundę.
W porównaniu z innymi metodami osadzania z fazy gazowej, takimi jak napylanie jonowe i chemiczne osadzanie z fazy gazowej, odparowywanie cienkowarstwowe oferuje kilka kluczowych zalet i wad. Niektóre z wad obejmują mniejszą jednorodność powierzchni i mniejsze pokrycie stopnia. Zalety obejmują szybsze osadzanie, szczególnie w porównaniu z rozpylaniem, oraz mniej szybkich jonów i elektronów, które często występują w procesach rozpylania.