La evaporación por haz de electrones es un método de deposición física en fase vapor (PVD). Utiliza un haz concentrado de electrones de alta energía para calentar y evaporar materiales básicos, especialmente aquellos con puntos de fusión elevados. Esta técnica es beneficiosa porque puede alcanzar altas temperaturas de evaporación sin una contaminación significativa del crisol.
¿Cuál es el principio de la evaporación por haz de electrones? Explicación de los 4 pasos clave
1. Generación de haces de electrones de alta energía
En la evaporación por haz de electrones, los electrones se emiten desde un filamento, normalmente de tungsteno, mediante calentamiento por joule. A continuación, estos electrones son acelerados por un campo eléctrico de alta tensión, a menudo de hasta 100 kV, lo que les confiere una elevada energía cinética.
2. Enfoque e impacto del haz
Un fuerte campo magnético concentra los electrones acelerados en un haz, que se dirige hacia un crisol que contiene el material que debe evaporarse. Tras el impacto, la energía cinética de los electrones se convierte en energía térmica, calentando el material hasta su punto de evaporación.
3. Evaporación y deposición del material
La energía térmica generada por el haz de electrones es suficiente para evaporar el material, que a continuación se condensa sobre un sustrato, formando una fina película. Este proceso se produce en un punto muy localizado, minimizando la contaminación del crisol.
4. Pérdida de energía y deposición reactiva
Parte de la energía de los electrones se pierde a través de la producción de rayos X y la emisión de electrones secundarios. Además, la introducción de una presión parcial de gases reactivos como el oxígeno o el nitrógeno durante la evaporación puede facilitar la deposición de películas no metálicas mediante reacciones químicas.
Este método es especialmente eficaz para depositar materiales con puntos de fusión elevados, como el wolframio y el tántalo, y para conseguir revestimientos de gran pureza debido a su calentamiento localizado y a la mínima interacción con el crisol.
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