L'évaporation thermique est une technique de dépôt physique en phase vapeur (PVD) qui consiste à chauffer un matériau dans un environnement à vide poussé jusqu'à ce qu'il se vaporise.
La vapeur se dépose ensuite sur un substrat pour former un film mince.
Cette méthode est connue pour sa simplicité et son efficacité, ce qui en fait un choix populaire pour diverses applications.
Qu'est-ce qu'un système d'évaporation thermique ? (3 étapes clés expliquées)
1. Chauffer le matériau
Le matériau à évaporer est placé dans une cuve résistive ou un creuset à l'intérieur d'une chambre à vide.
Il est chauffé soit électriquement par chauffage joule, soit en utilisant un matériau à point de fusion élevé comme récipient.
Le chauffage se poursuit jusqu'à ce que le matériau atteigne son point d'évaporation, à partir duquel ses atomes de surface acquièrent suffisamment d'énergie pour quitter la surface.
2. Vaporisation et dépôt
Une fois le matériau vaporisé, les molécules de vapeur traversent la chambre à vide.
L'environnement sous vide garantit que les molécules peuvent se déplacer sans entrer en collision avec d'autres particules, en conservant leur direction et leur énergie (généralement inférieure à 1 eV).
Le libre parcours moyen dans la chambre doit être plus long que la distance entre la source d'évaporation et le substrat, qui est généralement maintenu à une pression de 3,0 x 10^-4 Torr ou moins.
3. Formation d'une couche mince
Les molécules de vapeur se déposent sur un substrat placé au-dessus de la source.
Le substrat peut être placé à différentes distances, généralement entre 200 mm et 1 mètre.
Lorsque les molécules atteignent le substrat, elles se nucléent et forment un revêtement en couche mince.
Ce procédé convient à une large gamme de matériaux, y compris des métaux tels que l'aluminium, l'argent, le nickel et d'autres.
Applications et considérations
Simplicité et polyvalence
L'évaporation thermique est appréciée pour son fonctionnement simple et sa capacité à déposer divers matériaux.
Elle est particulièrement utile pour les applications nécessitant des revêtements en couches minces sur des substrats.
Exigences en matière de vide
L'environnement sous vide est crucial pour éviter les collisions des molécules de vapeur avec d'autres particules, garantissant ainsi un processus de dépôt propre et efficace.
La pression dans la chambre est maintenue pour permettre au libre parcours moyen de dépasser la distance au substrat, optimisant ainsi le processus de dépôt.
Améliorations
Dans certaines configurations, une source de faisceaux d'ions peut être utilisée simultanément pour modifier les propriétés du film déposé, par exemple en augmentant sa densité ou en modifiant d'autres caractéristiques.
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