L'évaporation thermique est une méthode de dépôt physique en phase vapeur (PVD) qui implique l'utilisation d'une source de chaleur résistive pour évaporer un matériau solide dans un environnement sous vide, ce qui entraîne la formation d'un film mince sur un substrat.
Cette technique se caractérise par sa simplicité et sa faible consommation d'énergie, ce qui en fait un choix populaire pour diverses applications.
1. Mécanisme de chauffage
Le processus d'évaporation thermique commence par le chauffage du matériau à déposer.
Cette opération est généralement réalisée à l'aide d'une source de chaleur résistive, qui peut être un "bateau", un "panier" ou un "serpentin" fabriqué à partir de matériaux capables de résister à des températures élevées.
Le chauffage s'effectue en faisant passer un courant électrique élevé dans ce dispositif, qui chauffe à son tour le matériau jusqu'à son point de fusion, puis jusqu'à son point de vaporisation.
2. Environnement sous vide
Le processus est réalisé dans une chambre à vide poussé, avec des pressions souvent inférieures à 10^-5 torr.
Cet environnement sous vide est crucial car il empêche la contamination du revêtement et permet au matériau vaporisé de se déplacer sans entrave jusqu'au substrat.
Le vide garantit également que le matériau s'évapore proprement, sans réagir avec d'autres gaz présents dans la chambre.
3. Dépôt de couches minces
Une fois le matériau évaporé, il forme un flux de vapeur qui traverse la chambre à vide.
Ce flux de vapeur se condense ensuite sur le substrat, formant un film mince.
L'énergie des particules évaporées est relativement faible, environ 0,12 eV, ce qui est une caractéristique de l'évaporation thermique par rapport à d'autres méthodes PVD comme le dépôt à l'arc.
4. Matériaux utilisés
L'évaporation thermique peut être utilisée pour déposer une variété de matériaux, y compris des éléments atomiques purs (métaux et non-métaux) et certaines molécules telles que les oxydes et les nitrures.
Le choix du matériau dépend de l'application et des propriétés souhaitées pour la couche mince.
5. Applications et avantages
Cette technique est largement utilisée en raison de sa simplicité et de sa faible consommation d'énergie.
Elle convient aux applications nécessitant un revêtement propre et uniforme.
La faible énergie des particules évaporées signifie également que le substrat subit une contrainte thermique minimale, ce qui est bénéfique pour les matériaux sensibles à la température.
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