La evaporación térmica es un método de deposición física de vapor (PVD) en el que un material se calienta en una cámara de alto vacío hasta que se vaporiza, formando un vapor que luego se condensa sobre un sustrato para formar una película fina.
Este proceso es especialmente eficaz para materiales con puntos de fusión bajos y es conocido por su sencillez y bajo consumo de energía.
1. Configuración del proceso
La evaporación térmica comienza con una cámara de vacío fabricada normalmente en acero inoxidable.
En el interior de esta cámara, un crisol o recipiente fabricado con materiales refractarios como el tungsteno o el molibdeno contiene el material que se va a depositar, conocido como evaporante.
El entorno de vacío es crucial, ya que permite que el vapor se desplace sin reaccionar ni dispersarse contra otros átomos, lo que garantiza un proceso de deposición limpio.
2. Calentamiento y vaporización
El material se calienta mediante una fuente de calor resistiva.
Este calentamiento continúa hasta que el material alcanza su punto de ebullición y se vaporiza, produciendo presión de vapor.
Incluso una presión de vapor relativamente baja es suficiente en el entorno de vacío para crear una nube de vapor.
La importancia de la presión de vapor radica en su capacidad para facilitar la formación de una corriente de vapor que pueda desplazarse por la cámara.
3. Deposición sobre el sustrato
El material evaporado, ahora en forma de corriente de vapor, atraviesa la cámara de vacío y llega al sustrato.
Al entrar en contacto, se condensa y se adhiere al sustrato, formando una fina película.
Este proceso es suave, con energías de partículas evaporadas en torno a 0,12 eV, adecuadas para materiales y sustratos delicados.
4. Ventajas y limitaciones
La evaporación térmica se ve favorecida por su simplicidad y la capacidad de depositar metales con puntos de fusión bajos.
Sin embargo, tiene limitaciones en el manejo de materiales de alto punto de fusión debido a las restricciones de temperatura de los materiales del crisol.
La elección del crisol y del método de calentamiento (alambres calentados eléctricamente o crisoles conductores) depende de las propiedades del material y de la calidad deseada de la capa.
5. Requisitos de vacío
La presión de base en la cámara se mantiene a un nivel muy bajo, normalmente entre 10^-7 y 10^-5 mbar, para garantizar la calidad de la deposición.
Esta baja presión es necesaria para evitar la contaminación y permitir que el vapor se desplace libremente hasta el sustrato sin interferencias.
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