在热蒸发中，可以使用种类极其广泛的材料，包括纯金属、合金、半导体以及各种无机化合物。常见的例子包括铝、金和铬等金属，以及氧化物和氟化物等材料。其基本特征是材料必须能够在高真空环境下加热时升华或蒸发，而不会发生化学分解。
热蒸发的多功能性源于一个简单的原理：如果一种材料可以在真空中加热直至变成蒸汽，那么它很可能可以沉积成薄膜。这使得该技术适用于从简单的金属涂层到复杂光学层的一切应用。
原理：什么使材料适合？
在列出材料之前，了解使它们与热蒸发兼容的特性至关重要。该过程的成功取决于材料在热和真空下的行为。
蒸汽压
材料必须能够在真空室中实际可达到的温度下达到足够高的蒸汽压。这是原子或分子离开固体或液体表面并进入气相的点，从而使它们能够到达基底。
热稳定性
材料必须清洁地蒸发或升华。如果它在加热时分解或发生化学反应，所得薄膜将不纯，其性能将不可预测。
真空兼容性
源材料必须与高真空环境兼容。释放大量滞留气体（称为放气）的材料会污染真空并损害沉积薄膜的纯度。
蒸发材料的主要类别
用于热蒸发的材料通常根据其化学性质和应用进行分组。
纯金属
这是最常见和最直接的类别。金属广泛用于制造电子设备的导电层、光学设备的反射表面以及其他涂层的粘合层。
常见示例包括：
- 铝 (Al)：广泛用于镜面涂层和电触点。
- 金 (Au)：因其导电性和耐腐蚀性而备受推崇。
- 铬 (Cr)：常被用作耐用的粘合“结合”层。
- 银 (Ag)：提供最高的反射率和出色的导电性。
- 镍 (Ni)：用于磁性薄膜和作为阻挡层。
- 锗 (Ge)：一种用于红外光学器件的半导体。
- 铟 (In)：用于透明导电涂层。
无机化合物
这类多样化的材料对于生产光学涂层、介电层和保护膜至关重要。它们因其特定的性能（如折射率或硬度）而被选择。
这些包括以下类别：
- 氧化物（例如，二氧化硅）
- 氟化物（例如，氟化镁）
- 硫化物
- 氮化物
- 碳化物
其他材料类别
虽然不那么常见或需要更专业的设置，但热蒸发也可用于其他类型的材料。
- 半导体：锗和硅化合物等材料属于此类。
- 有机化合物：一些有机材料可以蒸发用于OLED显示器等应用，尽管这通常需要仔细控制的低温源。
了解权衡和局限性
虽然潜在材料的清单很长，但实际考虑因素通常会缩小选择范围。
纯度和形式很重要
最终薄膜的质量直接取决于起始材料。蒸发材料通常经过特殊处理，如预熔或密度控制，以确保它们均匀蒸发并生产高纯度薄膜。
蒸发合金很困难
沉积真正的合金可能具有挑战性。如果组成金属具有不同的蒸汽压，那么更容易蒸发的金属将首先主导蒸汽流。这会导致薄膜的成分在其厚度方向上发生变化，并且与源材料不匹配。
超高温材料
某些材料，特别是钨或钽等难熔金属，具有极高的熔点。使用标准热（电阻）蒸发达到它们的蒸发温度可能很困难或不可能，通常需要电子束蒸发器提供更高的能量。
为您的应用做出正确选择
您选择的材料完全取决于最终薄膜所需的性能。
- 如果您的主要关注点是导电性或反射率：铝 (Al)、银 (Ag) 和金 (Au) 等纯金属是行业标准。
- 如果您的主要关注点是创建光学涂层（例如，抗反射）：氟化镁 (MgF₂) 或二氧化硅 (SiO₂) 等介电化合物是最常见的选择。
- 如果您的主要关注点是粘合剂或耐用阻挡层：铬 (Cr) 或钛 (Ti) 等难熔金属对各种基底都具有出色的附着力。
最终，成功的薄膜沉积取决于将材料的物理特性与您的工艺能力和最终应用的要求相匹配。
总结表：
| 材料类别 | 常见示例 | 主要应用 |
|---|---|---|
| 纯金属 | 铝 (Al)、金 (Au)、银 (Ag)、铬 (Cr) | 导电层、反射涂层、粘合层 |
| 无机化合物 | 二氧化硅 (SiO₂)、氟化镁 (MgF₂) | 光学涂层、介电层、保护膜 |
| 其他材料 | 锗 (Ge)、铟 (In)、一些有机化合物 | 半导体、红外光学、OLED显示器 |
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