رسوب لایه نازک توسط تبخیر حرارتی چیست؟

یکی از روش های رایج رسوب گیری بخار فیزیکی (PVD) تبخیر حرارتی است. این یک شکل از رسوب لایه نازک است که یک فناوری خلاء برای اعمال پوشش است تامین کنندگان دستگاه پوشش خلاء تبخیر مواد خالص به سطح اجسام مختلف. پوشش‌ها که فیلم نیز نامیده می‌شوند، معمولاً در محدوده ضخامت آنگستروم تا میکرون هستند و می‌توانند یک ماده واحد باشند یا می‌توانند چندین ماده در یک ساختار لایه‌ای باشند.
موادی که با روش‌های تبخیر حرارتی به کار می‌روند می‌توانند عناصر اتمی خالص شامل فلزات و غیرفلزات باشند یا می‌توانند مولکول‌هایی مانند اکسیدها و نیتریدها باشند. جسمی که قرار است پوشش داده شود، به عنوان زیرلایه نامیده می شود و می تواند هر یک از موارد بسیار متنوعی باشد مانند: ویفرهای نیمه هادی، سلول های خورشیدی، اجزای نوری، یا بسیاری از احتمالات دیگر.

تبخیر حرارتی شامل حرارت دادن یک ماده جامد در داخل یک محفظه خلاء بالا، رساندن آن به دمایی است که مقداری فشار بخار ایجاد می کند. در داخل خلاء، حتی یک فشار بخار نسبتا کم برای بالا بردن یک ابر بخار در داخل محفظه کافی است. این ماده تبخیر شده اکنون یک جریان بخار را تشکیل می دهد که از محفظه عبور می کند و به بستر برخورد می کند و به عنوان یک پوشش یا فیلم به آن می چسبد.
از آنجایی که در بیشتر موارد فرآیند تبخیر حرارتی، ماده تا نقطه ذوب خود گرم می شود و مایع است، معمولاً در پایین محفظه، اغلب در نوعی بوته عمودی قرار می گیرد. سپس بخار از بالای این منبع پایینی بالا می‌رود و بسترها به صورت وارونه در وسایل مناسب در بالای محفظه نگه داشته می‌شوند. بنابراین، سطوحی که قرار است پوشش داده شوند، رو به پایین به سمت مواد منبع گرم شده هستند تا پوشش خود را دریافت کنند.
ممکن است برای اطمینان از چسبندگی فیلم و همچنین کنترل خواص مختلف فیلم در صورت دلخواه، اقداماتی انجام شود. خوشبختانه، طراحی سیستم تبخیر حرارتی و روش‌های آن می‌تواند امکان تنظیم تعدادی از پارامترها را فراهم کند تا به مهندسان فرآیند توانایی دستیابی به نتایج مطلوب برای متغیرهایی مانند ضخامت، یکنواختی، استحکام چسبندگی، تنش، ساختار دانه‌ها، خواص نوری یا الکتریکی و غیره را بدهد. .
دو روش اصلی برای گرم کردن مواد اولیه وجود دارد. یکی از روش‌ها که اغلب به عنوان تبخیر رشته‌ای از آن یاد می‌شود، یک عنصر حرارتی مقاوم الکتریکی ساده یا رشته است. پیکربندی‌های فیزیکی متعددی از این رشته‌های تبخیر مقاومتی وجود دارد، از جمله بسیاری از آنها که به نام «قایق» شناخته می‌شوند - قطعات ورقه‌ای نازک از فلزات مناسب دمای بالا (مانند تنگستن) با فرورفتگی‌ها یا فرورفتگی‌هایی که مواد در آن قرار می‌گیرند. منبع فیلامنت ایمنی ولتاژ پایین را ارائه می دهد، اگرچه جریان بسیار بالایی مورد نیاز است، معمولاً چند صد آمپر.