Что такое испарение тонких пленок?

Испарение тонких пленок - это процесс физического осаждения из паровой фазы, который используется для создания тонких пленок материала. Наиболее часто используемый для металлических пленок и солнечных крыш, при испарении тонких пленок используются различные технологии для испарения больших кусков материала в вакуумной камере, чтобы оставить тонкий, ровный слой на поверхности. Наиболее широко используемый процесс испарения тонкой пленки включает нагревание и испарение самого материала мишени, затем позволяя ему конденсироваться на подложке или поверхности, которая принимает тонкую пленку.

Этот процесс обычно начинается в герметичной вакуумной камере, которая оптимизирована для всасывания паров и газообразных частиц за счет снижения давления воздуха и скопления других молекул воздуха. Это не только уменьшает энергию, необходимую для испарения, но также позволяет более прямой путь к зоне осаждения, потому что частицы пара не отскакивают от стольких других частиц в камере. Плохая конструкция камеры с большим давлением воздуха уменьшит эти эффекты вакуума, в результате чего полученная тонкая пленка станет менее гладкой и однородной.

Две основные стратегии испарения материала мишени - испарение электронным пучком и испарение филамента. Методы электронного пучка включают нагревание исходного материала до высоких температур путем бомбардировки его потоком электронов, которые направляются магнитным полем. Вольфрам обычно используется в качестве источника электронов, и он может производить больше тепла для материала, чем методы испарения филамента. Хотя электронные лучи могут достигать более высоких температур, они также могут создавать непреднамеренные вредные побочные эффекты, такие как рентгеновские лучи, которые могут потенциально повредить материалы в камере. Процессы отжига могут устранить эти эффекты.

Филаментное испарение является вторым методом индукции испарения в материале и включает нагревание через резистивные элементы. Обычно сопротивление создается подачей тока через стабильный резистор, генерируя достаточно тепла, чтобы расплавить и затем испарить материал. Хотя этот процесс может немного увеличить вероятность загрязнения, он может создавать быстрые скорости осаждения, которые в среднем составляют около 1 нм в секунду.

По сравнению с другими методами осаждения из паровой фазы, такими как распыление и химическое осаждение из паровой фазы, испарение тонких пленок имеет несколько ключевых преимуществ и недостатков. Некоторые из недостатков включают в себя меньшую однородность поверхности и уменьшенный шаг покрытия. Преимущества включают более высокие скорости осаждения, особенно по сравнению с распылением, и меньшее количество высокоскоростных ионов и электронов, которые часто встречаются в процессах распыления.