Mikä on ohutkalvohaihdutin?

Ohutkalvohaihdutin on kone, jota käytetään ohutkalvon luomiseen. Haihduttamalla tai sublimoimalla erilaisia ​​elementtejä ohutkalvohöyrystin voi kerrostaa erittäin ohuita atomeja tai molekyylejä substraattimateriaalille. Kone koostuu tyhjiökammiosta, lämmityselementistä ja laitteesta, joka pitää ja liikuttaa substraattia samalla kun ohut kalvo levitetään sen päälle.

Ohuen kalvon luomiseen voidaan käyttää kahta ensisijaista haihdutustyyppiä. Nämä ovat resistiivinen haihtuminen ja elektronisuihkun haihdutus. Molemmissa näissä tekniikoissa kohdemateriaalia kuumennetaan ohutkalvohaihduttimessa, kunnes se joko haihtuu tai sublimoituu. Kaasuna kohdemateriaali liikkuu tyhjiökammion läpi, kunnes se laskeutuu alustalle ja muodostaa ohuen kalvon. Molemmat tekniikat edellyttävät, että kohdemateriaalit ovat yhtä vakaita kuin kaasu.

Resistiivisessä haihdutuksessa sähkövirta johdetaan kohdemateriaalin läpi, joka kuumenee virratessaan. Riittävällä lämmöllä kohdemateriaali haihtuu tai sublimoituu. Kulta ja alumiini ovat yleisiä kohdemateriaaleja, jotka voidaan haihtaa metallilankojen muodossa, joita kutsutaan filamentteiksi. Filamenttien muodossa olevia kohdemateriaaleja on vaikea ladata höyrystimeen, ja niitä voidaan työstää vain pieninä määrinä. Ohutkalvohaihdutin voi myös käyttää ohuita kohdemateriaalilevyjä, joiden kanssa on usein helpompi työskennellä ja jotka tuottavat enemmän ainetta haihdutettaessa.

Jotkut kohdemateriaalit eivät sovellu resistiiviseen haihtumiseen, koska ne voivat valuttaa suuria osia kiinteää ainetta prosessin aikana. Jos nämä kiinteät aineet törmäävät alustalle muodostuvaan ohutkalvoon, ne voivat pilata sen. Näiden materiaalien haihduttaminen edellyttää suljetun lämmityslähteen käyttöä, joka sallii materiaalin kaasumaisen muodon poistumisen pienten reikien läpi samalla, kun kiinteän aineen osat jäävät kiinni lämmityskammioon.

Elektronisäteilyn haihdutus lämmittää kohdemateriaalia suuntaamalla siihen suuren energian elektronien säteen. Tämän tyyppisessä ohutkalvohaihduttimessa kohdemateriaali pidetään jäähdytetyssä tulisijassa, kun sitä pommitetaan elektroneilla ja kuumennetaan. Tämä prosessi on hyödyllinen kohdemateriaaleille, joilla on erittäin korkea haihtumislämpötila, koska keskittynyt energiasäde voi lämmittää kohdemateriaalia lämmittämättä koko laitetta. Koemateriaalia säilyttävä säiliö ei ole alttiina äärimmäiselle kuumuudelle, joten se ei sulaa tai haihtu prosessin aikana. Tämäntyyppinen ohutkalvon haihdutus vaatii erityislaitteita ja voi olla melko kallista.