简而言之，热蒸发沉积没有单一的温度。正确的温度完全取决于所沉积的具体材料，因为每种元素或化合物在真空中以有效速率蒸发所需的加热量都不同。
热蒸发的目标不是达到一个固定温度，而是将源材料加热到足以产生足够蒸汽压的程度。达到此目的所需的温度因材料而异。
为什么温度是变量，而不是常数
认为只有一个工艺温度是一个常见的误解。现实情况是，温度是达到目的的手段，而这个目的就是受控蒸发。
蒸汽压的核心作用
整个过程都取决于一个称为蒸汽压的特性。这是蒸气与其固态或液态平衡时所施加的压力。
要沉积薄膜，必须将源材料加热，直到其蒸汽压显著高于腔室的本底压力。沉积的典型目标蒸汽压约为10⁻²托。
材料特定的蒸发点
每种材料在温度和蒸汽压之间都有独特的关系。
例如，铝必须加热到大约1000°C才能达到沉积的目标蒸汽压。相比之下，金需要更高的温度，大约1400°C，才能以相似的速率蒸发。铬等材料需要更高的温度。
高真空的影响
该过程在高真空腔室（通常为10⁻⁶至10⁻⁵毫巴）中进行，原因有二。
首先，真空排除了空气分子，这确保了长的平均自由程。这使得蒸发的原子可以从源头直线传播到基板，而不会与背景气体碰撞。
其次，在真空中，材料可以在远低于其标准大气沸点的温度下蒸发。
实际中的沉积过程
理解热量、材料和真空之间的关系，可以阐明该过程从开始到结束的工作原理。
加热源
源材料，例如金属颗粒或粉末，放置在称为坩埚或“舟”的容器中。这种舟通常由钨或钼等耐火材料制成。
通过舟体通入非常高的电流，使其因电阻而迅速升温。然后，热量传递给源材料。
实现受控蒸发
随着源材料温度的升高，其蒸汽压呈指数级增长。一旦蒸汽压足够高，原子就会获得足够的能量离开表面并向外传播。
操作员通过仔细调节提供给加热元件的功率来控制沉积速率，这反过来又控制了源温度及其产生的蒸汽压。
冷凝和薄膜生长
汽化的原子流穿过真空腔室，撞击到温度低得多的基板（被涂覆的表面）。
撞击冷基板后，原子失去能量，凝结回固态，并逐渐堆积形成薄而均匀的薄膜。
理解权衡
简单地提高温度并不总是最佳方法。温度的选择涉及影响最终薄膜质量的关键权衡。
温度与沉积速率
较高的源温度会导致较高的蒸汽压，从而加快沉积速率。虽然这可以缩短工艺时间，但也可能导致薄膜质量下降、应力增加和结构不均匀。
材料纯度和污染
如果温度过高，可能会导致坩埚材料本身蒸发，从而污染薄膜。它还可能导致源材料和坩埚之间发生不希望的反应。
意外的基板加热
热蒸发源会辐射大量热量。这种辐射能量会加热基板，这通常是不希望的，尤其是在涂覆塑料或有机电子（OLED）等敏感材料时。
如何确定适合您项目的正确温度
正确的温度设置取决于您的材料、设备和期望的结果。请使用已发布的蒸汽压图表作为指导。
- 如果您的主要重点是沉积标准金属（例如铝）：查阅铝的蒸汽压图表，并找到对应于约10⁻²托蒸汽压的温度作为起点。
- 如果您的主要重点是实现高薄膜纯度：选择一个提供稳定、适中沉积速率的温度，而不是尽可能快的速率，以最大程度地降低加热元件共蒸发的风险。
- 如果您的主要重点是涂覆对温度敏感的基板：使用尽可能低的源温度，同时仍能获得可接受的沉积速率，并考虑使用隔热罩或增加源到基板的距离。
最终，掌握热蒸发来自于理解温度是您用来控制材料基本蒸汽压的工具。
总结表：
| 材料 | 典型蒸发温度（约10⁻²托） |
|---|---|
| 铝 | ~1000°C |
| 金 | ~1400°C |
| 铬 | >1400°C |
温度是实现沉积所需蒸汽压的手段。
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