电子束蒸发是物理气相沉积(PVD)的一种形式,它利用聚焦的高能电子束加热和蒸发源材料,从而在基底上沉积出薄而高纯度的涂层。该工艺有别于溅射,后者使用高能离子将材料从靶材上喷射出来。
电子束蒸发机制:
在此工艺中,高压电场(通常高达 10 kV)会加速从加热的钨丝中发射的电子。这些电子获得高动能,然后被磁场聚焦成束。光束射向装有待蒸发材料的坩埚。撞击后,电子的动能转化为热能,将材料加热至蒸发点。
- 过程详情:电子发射:
- 电流通过钨丝,产生焦耳热和电子发射。光束形成和加速:
- 在钨丝和坩埚之间施加高压,加速发射的电子。磁场将这些电子聚焦成统一的光束。材料蒸发:
- 电子束撞击坩埚中的材料,传递能量并使材料蒸发或升华。沉积:
蒸发的材料穿过真空室,沉积到位于源上方的基底上。这样就形成了一层薄膜,厚度通常在 5 到 250 纳米之间,可以改变基底的特性,而不会对其尺寸产生重大影响。优势和应用:
电子束蒸发对于生产致密、高纯度的涂层尤为有效。它用途广泛,能够沉积多种材料,包括金属、半导体和某些电介质。该工艺还可用于反应性沉积,方法是在腔室中引入氧或氮等反应性气体的分压,从而形成非金属薄膜。
结论