在热蒸发中， “源”（Source）一词可以指两个不同的事物：你打算沉积的材料（蒸发材料）和容纳它的加热容器（坩埚/船）。大量的材料，包括金和铝等纯金属、合金以及各种陶瓷化合物，都可以用作蒸发材料。加热源本身通常是为高温和特定的电气特性而设计的专用陶瓷坩埚。
热蒸发的成功完全取决于被沉积材料与加热源之间的关系。虽然该技术用途广泛，但材料的选择在根本上受到汽化温度以及蒸发材料与加热坩埚之间化学相容性的限制。
可以蒸发哪些材料？（蒸发材料）
热蒸发是一种高度灵活的沉积技术，能够处理各种源材料以形成薄膜。
常见金属
许多纯金属是热蒸发的理想选择，因为它们的汽化点明确。
常见例子包括铝 (Al)、银 (Ag)、金 (Au)、铬 (Cr)、镍 (Ni)、锗 (Ge) 和 镁 (Mg)。
合金和陶瓷化合物
除了纯金属之外，该过程还可以适应更复杂的材料。
该技术可用于各种合金和广泛的无机化合物，包括氧化物、氟化物、硫化物、氮化物和硒化物。
加热源由什么制成？（坩埚/船）
“源”也指容纳蒸发材料的坩埚或船。该部件通过电阻加热以诱导蒸发。其材料成分对性能和可靠性至关重要。
蒸发坩埚的作用
坩埚必须达到足够高的温度来汽化源材料，同时不能熔化、破裂或与之发生化学反应。
这些坩埚通常由先进的复合陶瓷制成，旨在平衡导电性和耐热性。
双组分陶瓷坩埚
最常见的蒸发坩埚由二硼化钛 (TiB₂) 和氮化硼 (BN) 的陶瓷复合材料制成。
二硼化钛提供出色的导电性和高温回弹性。氮化硼是一种电绝缘体，用于调节坩埚的整体电阻，以匹配系统的电源。
三组分陶瓷坩埚
对于需要更均匀加热的应用，会添加第三种材料：氮化铝 (AlN)。
这种三组分坩埚（TiB₂-BN-AlN）具有优异的导热性，有助于更均匀地加热蒸发材料。然而，这会以缩短使用寿命和降低耐腐蚀性为代价。
理解权衡和局限性
尽管热蒸发用途广泛，但它并非万能的解决方案。其有效性受明确的物理和化学限制的制约。
汽化温度限制
热蒸发最适用于汽化温度相对较低到中等的材料。
像钨 (W) 和 钽 (Ta) 这样的高熔点难熔金属，用标准热蒸发沉积极其困难，因为所需温度可能会损坏加热坩埚。
化学相容性至关重要
在高温下，蒸发材料可能会与坩埚材料发生化学反应。这可能会污染所得的薄膜并损坏源材料。
选择一种在沉积温度下对你的蒸发材料具有化学惰性的坩埚材料，对于清洁和可重复的过程至关重要。
热蒸发与电子束蒸发
当热蒸发不适用时，电子束 (e-beam) 蒸发通常是替代方案。
电子束蒸发使用聚焦的电子束直接加热源材料，使其达到高得多的温度。它是沉积高熔点金属（W、Ta、Pt）和某些电介质材料如**二氧化硅 (SiO₂) **的首选方法。
为您的应用做出正确的选择
选择正确的蒸发材料和源坩埚组合是成功沉积的关键。根据您所需薄膜的特性和您系统的能力来做决定。
- 如果您的主要重点是沉积铝、金或铬等常见金属： 使用双组分陶瓷坩埚的标准热蒸发是一种高效且经济的选择。
- 如果您的主要重点是沉积钨或某些陶瓷等高熔点材料： 您应该计划使用电子束蒸发系统，因为它专为处理所需的高温而设计。
- 如果您的主要重点是实现对敏感材料的高度均匀加热： 三组分（TiB₂-BN-AlN）坩埚可能会改善您的结果，但要准备好其使用寿命较短。
- 如果您的主要重点是工艺可靠性： 务必确保您选择的坩埚的电压和电流额定值与您系统的电源网络完全匹配。
通过了解蒸发材料、源坩埚和系统电源之间的相互作用，您可以可靠地控制您的薄膜沉积过程。
摘要表：
| 材料类型 | 关键示例 | 关键功能/特性 |
|---|---|---|
| 蒸发材料（沉积材料） | 铝 (Al)、金 (Au)、银 (Ag)、氧化物、氟化物 | 形成薄膜；根据所需的薄膜特性选择。 |
| 坩埚（加热源） | TiB₂-BN 复合材料，TiB₂-BN-AlN 复合材料 | 加热蒸发材料；必须能承受高温并具有化学相容性。 |
| 高温材料的替代方案 | 钨 (W)、钽 (Ta)、二氧化硅 (SiO₂) | 需要电子束 (E-beam) 蒸发而不是热蒸发。 |
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