L'évaporation thermique est une technique utilisée pour déposer des couches minces de matériaux.
Elle consiste à chauffer un matériau jusqu'à son point d'évaporation dans un environnement sous vide poussé.
Le matériau passe ainsi de l'état solide ou liquide à l'état de vapeur.
Les molécules vaporisées se déplacent ensuite vers un substrat où elles forment un revêtement en couche mince.
Ce procédé est couramment utilisé pour des matériaux tels que l'aluminium, l'argent, le nickel, le chrome, le magnésium, etc.
Quelles sont les sources d'évaporation thermique ? 5 méthodes clés expliquées
1. Évaporation par filament
L'évaporation par filament utilise un simple élément chauffant électrique ou filament.
Le matériau est chauffé par effet joule, qui consiste à chauffer un matériau résistif en le faisant traverser par un courant électrique.
Cette méthode est également connue sous le nom d'évaporation résistive.
2. Evaporation par faisceau d'électrons ou E-Beam
Dans cette méthode, un faisceau d'électrons est dirigé vers le matériau source pour le chauffer directement.
L'énergie élevée du faisceau d'électrons provoque l'évaporation du matériau et son passage en phase gazeuse.
Cette méthode permet un contrôle précis du processus de chauffage et peut être utilisée avec des matériaux difficiles à évaporer par chauffage à filament.
3. Agitation moléculaire thermique
L'évaporation thermique repose sur le principe de l'agitation moléculaire thermique.
L'application de chaleur à un matériau augmente l'énergie de ses molécules.
Lorsque l'énergie dépasse le potentiel thermodynamique, les molécules s'échappent de la surface sous forme de vapeur.
Ce principe est similaire aux processus naturels tels que l'évaporation de l'eau, mais il est appliqué dans un environnement contrôlé et sous vide poussé pour déposer des couches minces de matériaux.
4. Pression de vapeur à l'équilibre (PVE)
La pression de vapeur d'équilibre (PVE) à laquelle les matériaux commencent à s'évaporer dans le vide est d'environ 10-2 Torr.
Certains matériaux, comme le titane, peuvent se sublimer ou s'évaporer à des températures proches de leur point de fusion, ce qui les rend adaptés aux processus d'évaporation thermique.
5. Applications et avantages
L'évaporation thermique offre plusieurs avantages, notamment des vitesses de dépôt relativement élevées, un contrôle en temps réel de la vitesse et de l'épaisseur, et un bon contrôle de la direction du flux d'évaporation.
Elle convient donc à des procédés tels que le "lift-off", qui permet d'obtenir des revêtements à motifs directs.
La technique est polyvalente et simple, avec des applications allant de l'électronique aux revêtements dans diverses industries.
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