L'évaporation par faisceau d'électrons est une méthode utilisée pour déposer de fines couches de matériaux sur un substrat. Cette technique fait partie d'un groupe plus large de méthodes appelées dépôt physique en phase vapeur (PVD). Elle consiste à utiliser un faisceau d'électrons focalisé pour chauffer et évaporer des matériaux, généralement dans un environnement sous vide. Cette méthode est idéale pour créer des revêtements denses et de grande pureté sur des substrats. Elle permet également de traiter des matériaux dont le point de fusion est élevé et qui sont difficiles à traiter avec d'autres méthodes.
Quels sont les principes physiques de l'évaporation par faisceau d'électrons ? Les 4 étapes clés expliquées
1. Génération et focalisation du faisceau d'électrons
Le processus commence par un filament de tungstène. Lorsque le courant traverse ce filament, il s'échauffe et émet des électrons. Une haute tension est appliquée entre le filament et un creuset contenant le matériau source. Cette tension accélère les électrons vers le matériau. Un champ magnétique puissant est utilisé pour concentrer ces électrons en un faisceau unifié.
2. Transfert d'énergie et évaporation
Le faisceau d'électrons à haute énergie frappe le matériau source dans le creuset. L'énergie cinétique des électrons est transférée au matériau, qui s'échauffe et finit par s'évaporer. Ce transfert d'énergie est très efficace en raison de la densité électrique élevée du faisceau d'électrons. Cette efficacité permet l'évaporation de matériaux ayant un point de fusion élevé.
3. Dépôt du matériau sur le substrat
Le matériau évaporé traverse la chambre à vide et se dépose sur un substrat placé au-dessus du matériau source. Il en résulte une fine couche de haute pureté sur le substrat. L'épaisseur du revêtement peut varier de 5 à 250 nanomètres, en fonction de l'application.
4. Évaporation réactive (en option)
Pendant le processus d'évaporation, une pression partielle de gaz réactifs tels que l'oxygène ou l'azote peut être introduite dans la chambre. Cela permet le dépôt réactif de films non métalliques, élargissant ainsi la gamme des matériaux pouvant être déposés.
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