Mikä on ohutkalvon haihdutus?

Ohutkalvon haihdutus on fyysisen höyryn kerrostumisprosessi, jota käytetään materiaalin ohuiden kalvojen luomiseen. Yleisimmin käytetty metallikalvoille ja aurinkopaneeleille, ohutkalvon haihdutus käyttää eri tekniikoita haihduttaakseen suurempia palasia materiaalia tyhjiökammiossa, jolloin jäljelle jää ohut, tasainen kerros pinnalle. Yleisimmin käytetty ohutkalvon haihdutusprosessi sisältää itse kohdemateriaalin kuumentamisen ja haihduttamisen, minkä jälkeen sen annetaan tiivistyä ohuen kalvon vastaanottavalle alustalle tai pinnalle.

Tämä prosessi alkaa tyypillisesti suljetussa tyhjiökammiossa, joka on optimoitu imemään höyryä ja kaasumaisia ​​hiukkasia vähentämällä ilmanpainetta ja muiden ilmamolekyylien tungosta. Tämä ei ainoastaan ​​vähennä haihtumiseen tarvittavaa energiaa, vaan mahdollistaa myös suoremman reitin saostumisalueelle, koska höyryhiukkaset eivät hyppää ympäri niin paljon muita kammion hiukkasia. Huono kammiorakenne ja suurempi ilmanpaine vähentävät näitä tyhjiövaikutuksia, jolloin tuloksena oleva ohut kalvo muuttuu vähemmän sileäksi ja yhtenäiseksi.

Kaksi päästrategiaa kohdemateriaalin höyrystämiseksi ovat elektronisuihkun haihtuminen ja filamentin haihdutus. Elektronisuihkutekniikat sisältävät lähdemateriaalin kuumentamisen korkeisiin lämpötiloihin pommittamalla sitä elektronivirralla, jota ohjaa magneettikenttä. Volframia käytetään tyypillisesti elektronien lähteenä, ja se voi tuottaa materiaalille enemmän lämpöä kuin hehkulangan haihdutustekniikat. Vaikka elektronisäteet voivat saavuttaa korkeampia lämpötiloja, ne voivat myös aiheuttaa tahattomia haitallisia sivuvaikutuksia, kuten röntgensäteitä, jotka voivat vahingoittaa kammion materiaaleja. Hehkutusprosessit voivat poistaa nämä vaikutukset.

Filamentin haihdutus on toinen menetelmä materiaalin haihtumisen indusoimiseksi, ja siihen kuuluu lämmitys resistiivisten elementtien kautta. Yleensä vastus syntyy syöttämällä virtaa vakaan vastuksen läpi, jolloin syntyy tarpeeksi lämpöä materiaalin sulamiseen ja höyrystämiseen. Vaikka tämä prosessi voisi hieman lisätä saastumisen todennäköisyyttä, se voi luoda nopeita saostumisnopeuksia, jotka ovat keskimäärin noin 1 nm sekunnissa.

Verrattuna muihin höyrysaostusmenetelmiin, kuten sputterointiin ja kemialliseen höyrysaostumiseen, ohutkalvon haihdutus tarjoaa muutamia keskeisiä etuja ja haittoja. Joitakin haittapuolia ovat pinnan epätasaisuus ja askelpeiton väheneminen. Edut sisältävät nopeamman laskeutumisnopeuden, erityisesti verrattuna sputterointiin, ja vähemmän nopeita ioneja ja elektroneja, joita esiintyy usein sputterointiprosesseissa.