热蒸发是一种物理气相沉积技术,在高真空环境中将材料加热至蒸发点,使其从固态或液态转变为气态。气化后的分子进入基底,在基底成核并形成薄膜涂层。这种工艺广泛用于沉积铝、银、镍、铬、镁等各种材料。
在热蒸发过程中,有两种主要的源材料加热方法:
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灯丝蒸发:这种方法使用简单的电加热元件或灯丝。材料通过焦耳加热进行加热,焦耳加热是通过电流加热电阻材料的过程。这种方法也被称为电阻蒸发法。
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电子束或电子束蒸发:在这种方法中,电子束对准源材料直接加热。电子束的高能量使材料蒸发并进入气相。这种方法可以精确控制加热过程,并可用于灯丝加热难以蒸发的材料。
热蒸发具有多种优势,包括相对较高的沉积速率、实时速率和厚度控制以及良好的蒸发流方向控制。这使其适用于实现直接图案涂层的升华等工艺。
热蒸发过程基于热分子搅拌原理,即对材料加热会增加其分子的能量。当能量超过热力学势能时,分子就会以蒸汽的形式从表面逸出。这一原理类似于水蒸发等自然过程,但在受控的高真空环境中用于沉积材料薄膜。
材料在真空中开始蒸发的平衡蒸气压(EVP)约为 10-2 托。有些材料,如钛,可以在接近熔点的温度下升华或蒸发,因此适合热蒸发工艺。
总之,热蒸发是一种多用途、简单的材料薄膜沉积技术,可应用于从电子产品到涂料等各行各业。
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