Vad är tunn filmindunstning?

Förångning av tunn film är en process med fysisk ångavsättning som används för att skapa tunna filmer av ett material. Tunnfilmsindunstning, som oftast används för metallfilmer och soltak, använder olika tekniker för att avdunsta större delar av materialet i en vakuumkammare för att lämna bakom ett tunt, jämnt lager på en yta. Den mest använda processen för avdunstning av tunn film involverar uppvärmning och förångning av själva målmaterialet och låter det sedan kondensera på underlaget, eller ytan, som tar emot den tunna filmen.

Denna process börjar typiskt i en förseglad vakuumkammare, som är optimerad för att dra upp ånga och gasformiga partiklar genom att minska lufttrycket och trängseln av andra luftmolekyler. Detta minskar inte bara energin som behövs för att avdunsta, utan det möjliggör också en mer direkt väg till avsättningsområdet eftersom ångpartiklarna inte hoppas runt av så många andra partiklar i kammaren. Dålig kammarkonstruktion med mer lufttryck minskar dessa vakuumeffekter, vilket gör att den resulterande tunnfilmen blir mindre jämn och enhetlig.

Det är två huvudstrategier för förångning av målmaterialet är elektronstråleindunstning och filamentindunstning. Elektronstråltekniker involverar att värma källmaterialet till höga temperaturer genom att bombardera det med en ström av elektroner, som är riktade av ett magnetfält. Volfram används vanligtvis som källan till elektronerna, och den kan producera mer värme för materialet än filamentindunstningstekniker. Även om elektronstrålar kan uppnå högre temperaturer, kan de också skapa oavsiktliga skadliga biverkningar, till exempel röntgenstrålar, som potentiellt kan skada materialen i kammaren. Glödgningsprocesser kan eliminera dessa effekter.

Filamentindunstning är den andra metoden för att inducera förångning i materialet, och det innebär uppvärmning genom resistiva element. Vanligtvis skapas motstånd genom att mata ström genom ett stabilt motstånd, generera tillräckligt med värme för att smälta och sedan förångas materialet. Medan denna process kan öka sannolikheten för kontaminering kan den skapa snabba avsättningshastigheter som i genomsnitt till cirka 1 nm per sekund.

Jämfört med andra förfaranden för ångavsättning, såsom förstoftning och kemisk ångavsättning, ger tunnfilmsindunstning några viktiga fördelar och nackdelar. Vissa av nackdelarna inkluderar mindre ytlikformighet och minskad stegstäckning. Fördelarna inkluderar snabbare avsättningshastigheter, speciellt jämfört med sputtering, och färre höghastighetsjoner och elektroner, som är vanliga vid sputteringprocesser.