La evaporación térmica es una técnica de deposición física de vapor (PVD) en la que un material se calienta en un entorno de vacío para producir un vapor que luego se deposita sobre un sustrato para formar una película fina.
Este método se caracteriza por su sencillez, su bajo consumo de energía y la naturaleza suave del proceso de deposición.
Las energías de las partículas evaporadas suelen oscilar en torno a 0,12 eV.
Explicación de 5 puntos clave
1. 1. Calentamiento del material
El proceso comienza calentando el material que se va a depositar.
Este calentamiento se consigue normalmente mediante calentamiento resistivo en una fuente de evaporación.
El material debe alcanzar una temperatura en la que pueda vaporizarse, lo que significa que los átomos de su superficie adquieren suficiente energía para abandonar la superficie y convertirse en vapor.
2. Entorno de vacío
La evaporación térmica se lleva a cabo en una cámara de vacío con una presión inferior a 10^-5 torr.
Esta baja presión es crucial porque garantiza que el camino libre medio de las partículas de vapor sea mayor que la distancia entre la fuente de evaporación y el sustrato.
El camino libre medio se refiere a la distancia media que puede recorrer una partícula antes de colisionar con otra.
En el vacío, estas colisiones se reducen al mínimo, lo que permite que el vapor viaje en línea recta hacia el sustrato sin dispersarse ni reaccionar con otros átomos.
3. Deposición sobre el sustrato
Una vez que el material se vaporiza, forma una corriente de vapor que viaja a través de la cámara de vacío hasta alcanzar el sustrato.
El sustrato se coloca a una distancia que permita que el vapor se condense al entrar en contacto, formando una fina película.
La distancia entre la fuente de evaporación y el sustrato suele oscilar entre 200 mm y 1 metro.
4. Energía de las partículas evaporadas
Las partículas que se evaporan durante este proceso tienen energías de aproximadamente 0,12 eV, que es relativamente baja en comparación con otros métodos de PVD.
Esta baja energía es beneficiosa ya que resulta en un proceso de deposición suave que minimiza el daño al sustrato y a la película depositada.
5. Ventajas y aplicaciones
La evaporación térmica se ve favorecida por su simplicidad y sus bajos requisitos energéticos.
Se utiliza ampliamente tanto en laboratorios como en entornos industriales para depositar películas finas.
La técnica es versátil y puede utilizarse con una gran variedad de materiales, aunque está limitada a materiales que puedan evaporarse fácilmente y que no requieran temperaturas extremadamente altas.
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