Le faisceau d'électrons dans l'évaporation par faisceau d'électrons (E-beam) est utilisé pour chauffer et vaporiser un échantillon dans un environnement sous vide. Voici une explication détaillée :
Résumé :
Le faisceau d'électrons, généré par un filament et dirigé par des champs électriques et magnétiques, est dirigé vers le matériau source, généralement placé dans un creuset. L'énergie cinétique élevée des électrons est transférée au matériau, qui s'échauffe et finit par se vaporiser. Les atomes ou molécules vaporisés traversent alors la chambre à vide pour se déposer sur un substrat placé au-dessus.
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Explication détaillée :
- Génération et orientation du faisceau d'électrons :
- Le faisceau d'électrons est généré à partir d'un filament et accéléré jusqu'à une énergie cinétique élevée (jusqu'à 10 kV) par un champ électrique à haute tension.
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Des champs électriques et magnétiques sont utilisés pour diriger le faisceau avec précision sur le matériau source, qui se présente généralement sous la forme de pastilles ou d'un bloc placé dans un creuset.
- Transfert d'énergie et vaporisation :
- Lorsque le faisceau d'électrons frappe le matériau source, son énergie cinétique est convertie en chaleur, ce qui augmente la température du matériau.
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À mesure que le matériau se réchauffe, les atomes de sa surface acquièrent suffisamment d'énergie pour vaincre les forces de liaison qui les retiennent au matériau, ce qui les fait quitter la surface sous forme de vapeur.
- Évaporation et dépôt :
- Les atomes ou molécules vaporisés traversent la chambre à vide à une énergie thermique (inférieure à 1 eV), sans être perturbés par d'autres particules, ce qui garantit un dépôt "en ligne de mire" sur un substrat placé à une distance de travail de 300 mm à 1 mètre.
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Cette méthode est particulièrement utile pour déposer des matériaux à point de fusion élevé qui ne peuvent pas être facilement évaporés par les méthodes traditionnelles. Elle permet également d'obtenir des taux de dépôt élevés à des températures de substrat relativement basses.
- Avantages et considérations :
- La faible énergie d'arrivée du matériau évaporé est bénéfique pour les substrats sensibles, bien que le rayonnement du transfert d'énergie intense du faisceau d'électrons sous le substrat puisse être un facteur important.
L'utilisation d'un creuset refroidi permet d'éviter la diffusion d'impuretés du creuset vers la charge, ce qui maintient la pureté du matériau évaporé.Révision et correction :
