Le principe de fonctionnement de base du processus d'évaporation par faisceau d'électrons consiste à utiliser un faisceau d'électrons intense pour chauffer et évaporer un matériau source, qui se dépose ensuite sur un substrat sous la forme d'un film mince et de haute pureté.
Ce procédé est une forme de dépôt physique en phase vapeur (PVD) et est particulièrement efficace pour créer des revêtements minces qui ne modifient pas de manière significative les dimensions du substrat.
5 points clés expliqués
1. Configuration et composants
Le processus commence dans une chambre à vide, qui est essentielle pour empêcher le matériau évaporé de réagir avec les molécules d'air.
À l'intérieur de la chambre, il y a trois composants principaux :
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La source de faisceau d'électrons : Il s'agit généralement d'un filament de tungstène chauffé à plus de 2 000 degrés Celsius. La chaleur provoque l'émission d'électrons par le filament.
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Creuset : Il contient le matériau source et est positionné de manière à recevoir le faisceau d'électrons. Le creuset peut être fabriqué à partir de matériaux tels que le cuivre, le tungstène ou les céramiques techniques, en fonction des exigences de température du matériau source. Il est continuellement refroidi à l'eau pour éviter la fonte et la contamination du matériau source.
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Champ magnétique : Les aimants situés à proximité de la source de faisceau d'électrons créent un champ magnétique qui concentre les électrons émis en un faisceau dirigé vers le creuset.
2. Processus d'évaporation
Le faisceau d'électrons, focalisé par le champ magnétique, frappe le matériau de base dans le creuset.
L'énergie des électrons est transférée au matériau, qui s'échauffe et s'évapore.
Les particules évaporées s'élèvent dans le vide et se déposent sur un substrat placé au-dessus du matériau source.
Il en résulte un revêtement en couche mince, dont l'épaisseur varie généralement de 5 à 250 nanomètres.
3. Contrôle et surveillance
L'épaisseur du film déposé est contrôlée en temps réel à l'aide d'un moniteur à quartz.
Lorsque l'épaisseur souhaitée est atteinte, le faisceau d'électrons est éteint et le système lance une séquence de refroidissement et de ventilation pour relâcher la pression du vide.
4. Revêtement multi-matériaux
De nombreux systèmes d'évaporation par faisceau d'électrons sont équipés de creusets multiples, ce qui permet de déposer différents matériaux de manière séquentielle sans avoir à purger le système.
Cette capacité permet de créer des revêtements multicouches, ce qui accroît la polyvalence du procédé.
5. Dépôt réactif
En introduisant une pression partielle de gaz réactifs tels que l'oxygène ou l'azote dans la chambre pendant l'évaporation, des films non métalliques peuvent être déposés de manière réactive.
Cela élargit la gamme des matériaux pouvant être traités par cette technique.
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