热蒸发仪和电子束蒸发仪的主要区别在于蒸发材料的方法。热蒸发利用电流加热坩埚,使源材料熔化并蒸发,而电子束蒸发则利用高能电子束直接加热材料。
热蒸发:
在热蒸发过程中,使用电阻加热器熔化材料,并将其蒸气压提高到有用的范围。此过程在高真空中进行,以防止蒸汽与其他气相原子发生反应或散射,并最大限度地减少真空室中残留气体中的杂质。热蒸发适用于熔化温度较低的材料,如金属和非金属。不过,它可能导致薄膜涂层的密度较低,而且由于坩埚被加热,产生杂质的风险较大。电子束蒸发:
- 另一方面,电子束蒸发使用聚焦的高能电子束直接加热蒸发物。蒸发物放置在重型水冷铜炉中,电子束从灯丝中发射,通过萃取栅加速,然后弯曲 270°,最后撞击熔体。这种方法可以实现非常局部的加热,并且不受加热器元件熔点的限制,因此适用于难熔金属等高温材料。电子束蒸发可提供更高的沉积率和更好的工艺控制,但需要更复杂和昂贵的设备。比较:
- 加热方法: 热蒸发使用电流加热坩埚,而电子束蒸发使用高能电子束直接加热材料。
- 适用性: 热蒸发更适合熔点较低的材料,而电子束蒸发可处理温度较高的材料。
- 沉积率和纯度: 电子束蒸发通常具有更高的沉积速率,并能生产出纯度更高的薄膜,因为它避免了对坩埚的加热,而坩埚可能会引入杂质。
设备和可扩展性:
电子束蒸发需要更复杂、更昂贵的设备,而且它不像热蒸发那样容易扩展,而热蒸发对于许多应用来说更简单、更具成本效益。