L'évaporation par faisceau d'électrons est une méthode de dépôt physique en phase vapeur (PVD). Elle utilise un faisceau focalisé d'électrons à haute énergie pour chauffer et évaporer les matériaux sources, en particulier ceux qui ont un point de fusion élevé. Cette technique est avantageuse car elle permet d'atteindre des températures d'évaporation élevées sans contamination importante du creuset.
Quel est le principe de l'évaporation par faisceau d'électrons ? 4 étapes clés expliquées
1. Génération d'un faisceau d'électrons à haute énergie
Dans l'évaporation par faisceau d'électrons, des électrons sont émis par un filament, généralement en tungstène, par chauffage joule. Ces électrons sont ensuite accélérés par un champ électrique à haute tension, souvent jusqu'à 100 kV, ce qui leur confère une énergie cinétique élevée.
2. Focalisation et impact du faisceau
Un champ magnétique puissant concentre les électrons accélérés en un faisceau, qui est dirigé vers un creuset contenant le matériau à évaporer. Lors de l'impact, l'énergie cinétique des électrons est convertie en énergie thermique, chauffant le matériau jusqu'à son point d'évaporation.
3. Évaporation et dépôt du matériau
L'énergie thermique générée par le faisceau d'électrons est suffisante pour évaporer le matériau, qui se condense ensuite sur un substrat, formant un film mince. Ce processus se produit en un point très localisé, ce qui minimise la contamination par le creuset.
4. Perte d'énergie et dépôt réactif
Une partie de l'énergie des électrons est perdue par la production de rayons X et l'émission d'électrons secondaires. En outre, l'introduction d'une pression partielle de gaz réactifs comme l'oxygène ou l'azote pendant l'évaporation peut faciliter le dépôt de films non métalliques par le biais de réactions chimiques.
Cette méthode est particulièrement efficace pour déposer des matériaux à point de fusion élevé, tels que le tungstène et le tantale, et pour obtenir des revêtements d'une grande pureté grâce au chauffage localisé et à l'interaction minimale avec le creuset.
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