电子束蒸发工艺是物理气相沉积（PVD）中用于在基底上沉积高纯度薄涂层的一种方法。该工艺涉及使用电子束加热和蒸发源材料，然后将源材料沉积到真空室中位于其上方的基底上。
工艺概述：
- 启动电子束： 过程开始时，电流通过钨丝，引起焦耳加热和电子发射。
- 电子的加速和聚焦： 在灯丝和装有源材料的坩埚之间施加高压。该电压可加速发射电子。然后，强磁场将这些电子聚焦成统一的光束。
- 源材料蒸发： 聚焦的电子束撞击坩埚中的源材料，将其高动能传递给材料。这种能量会导致材料蒸发或升华。
- 在基底上沉积： 蒸发的材料穿过真空室，沉积到源材料上方的基底上。这样就形成了薄涂层，厚度通常在 5 到 250 纳米之间。
- 可选反应沉积： 如果需要，可将部分压力的反应气体（如氧气或氮气）引入真空室，以反应沉积非金属薄膜。
详细说明：
- 电子束产生： 电子束是通过钨丝上的电流产生的，钨丝会因热电子发射而加热并发射电子。这是一个关键步骤，因为电子束的质量和强度直接影响蒸发过程的效率和效果。
- 加速和聚焦： 通过施加高电压将发射的电子加速射向源材料。磁场在聚焦电子束方面起着至关重要的作用，可确保电子束集中并精确地射向源材料。聚焦后的电子束具有高能量密度，这是蒸发高熔点材料所必需的。
- 蒸发和沉积： 当电子束撞击源材料时，会传递能量，使材料迅速升温并蒸发。蒸发后的颗粒穿过真空环境，沉积到基底上。真空环境对于防止蒸发粒子与空气分子发生相互作用至关重要，因为空气分子可能会改变蒸发粒子的路径并降低沉积薄膜的纯度。
- 厚度和纯度： 通过调整蒸发过程的持续时间以及源材料与基底之间的距离，可以精确控制沉积薄膜的厚度。薄膜的纯度可通过真空环境和电子束向源材料的直接能量传递来保持，从而最大限度地减少污染。
应用和优势：
电子束蒸发尤其适用于沉积金、铂和二氧化硅等高熔点材料，这些材料很难通过热蒸发等其他方法蒸发。该工艺具有高度可控性，可精确沉积薄膜，对基底的尺寸精度影响极小。因此，它非常适合应用于电子、光学和其他需要高纯度薄涂层的高科技行业。
