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电子束蒸发是一种物理气相沉积 (PVD)技术,它在真空下利用电子束直接加热蒸发材料(通常是颗粒),并将蒸发的材料输送到基板上形成一个薄膜.电子束蒸镀可以镀出高纯度、高精度的薄膜.

电子束蒸发应用

电子束蒸发因其高沉积速率和高材料利用效率而被广泛应用于各种应用中.例如,高性能航空航天和汽车行业,对材料的耐高温和耐磨性有很高的要求;耐用的工具硬涂层;和化学屏障和涂层,以保护腐蚀环境中的表面.电子束蒸发也用于光学薄膜,包括激光光学、太阳能电池板、玻璃和建筑玻璃,以赋予它们所需的导电、反射和透射特性.

电子束蒸发优点和缺点

电子束蒸发可以蒸发高熔点材料,比一般电阻加热蒸发效率更高.电子束蒸发可广泛用于高纯薄膜和导电玻璃等光学镀膜.它还具有用于航空航天工业的耐磨和热障涂层、切削和工具工业的硬涂层的潜在工业应用.然而,电子束蒸发不能用于涂覆复杂几何形状的内表面.此外,电子枪中的灯丝退化可能导致蒸发速率不均匀.

电子束蒸发工作流程

电子束蒸发是基于钨丝的蒸发.大约 5 到 10 kV 的电流通过钨丝(位于沉积区域外以避免污染)并将其加热到发生电子热离子发射的点.使用永磁体或电磁体将电子聚焦并导向蒸发材料(放置在坩埚中).在电子束撞击蒸发丸表面的过程中,其动能转化为热量,释放出高能量(每平方英寸数百万瓦以上).因此,容纳蒸发材料的炉床必须水冷以避免熔化.

电子束蒸发VS热蒸发

电子束蒸发与热蒸发最大的区别在于:电子束蒸发是用一束电子轰击物体,产生高能量进行蒸发, 热蒸发通过加热完成这一过程.与热蒸发相比,电子束蒸发提供了高能量;但将薄膜的厚度控制在 5nm 量级将是困难的.在这种情况下,带有厚度监控器的良好热蒸发器将更合适.

与热蒸发相比,电子束蒸发具有许多优点

电子束蒸发可以将材料加热到比热蒸发更高的温度.这允许高温材料和难熔金属(例如钨、钽或石墨)的非常高的沉积速率和蒸发.

电子束蒸发可以沉积更薄、纯度更高的薄膜.坩埚的水冷将电子束加热严格限制在仅由源材料占据的区域,从而消除了相邻组件的任何不必要的污染.

电子束蒸发源有各种尺寸和配置,包括单腔或多腔.