El proceso de calentar materiales sólidos en un entorno de alto vacío para sublimarlos o evaporarlos y depositarlos sobre un sustrato específico para obtener una película delgada se conoce como recubrimiento por evaporación al vacío (o simplemente recubrimiento por evaporación).
La historia de la preparación de películas delgadas mediante el proceso de evaporación al vacío se remonta a la década de 1850. En 1857, M. Farrar inició el intento de recubrimiento al vacío evaporando alambres metálicos en nitrógeno para formar películas delgadas. Debido a la limitada tecnología de vacío de la época, la preparación de películas delgadas de esta manera era muy lenta y poco práctica. No fue hasta 1930 que se estableció un sistema de bombeo mecánico con bomba de difusión de aceite, lo que permitió un rápido desarrollo de la tecnología de vacío, convirtiendo la evaporación y el recubrimiento por pulverización catódica en una técnica práctica.
Aunque la evaporación al vacío es una antigua tecnología de deposición de películas delgadas, sigue siendo el método más común en laboratorios e industrias. Sus principales ventajas son la sencillez de operación, el fácil control de los parámetros de deposición y la alta pureza de las películas resultantes. El proceso de recubrimiento al vacío se puede dividir en los siguientes tres pasos.
1) el material de origen se calienta y se funde para evaporarse o sublimarse; 2) el vapor se elimina del material de origen para evaporarse o sublimarse.
2) El vapor se transfiere del material de origen al sustrato.
3) El vapor se condensa sobre la superficie del sustrato para formar una película sólida.
La evaporación al vacío de películas delgadas, generalmente policristalinas o amorfas, se caracteriza por el crecimiento en forma de islas, mediante dos procesos: nucleación y formación de la película. Los átomos (o moléculas) evaporados colisionan con el sustrato, adhiriéndose parcialmente a él, adsorbiéndose y luego evaporándose, y reflejando directamente la superficie del sustrato. La adhesión de los átomos (o moléculas) a la superficie del sustrato, debido al movimiento térmico, puede desplazarse a lo largo de la superficie, por ejemplo, al entrar en contacto con otros átomos, formando cúmulos. Estos cúmulos tienen mayor probabilidad de formarse donde la tensión en la superficie del sustrato es alta o en los niveles de solvatación del sustrato cristalino, ya que esto minimiza la energía libre de los átomos adsorbidos. Este es el proceso de nucleación. La posterior deposición de átomos (o moléculas) da como resultado la expansión de los cúmulos en forma de islas (núcleos) mencionados anteriormente hasta que se extienden formando una película continua. Por lo tanto, la estructura y las propiedades de las películas policristalinas evaporadas al vacío están estrechamente relacionadas con la velocidad de evaporación y la temperatura del sustrato. En términos generales, cuanto menor sea la temperatura del sustrato, mayor será la tasa de evaporación y más fino y denso será el grano de la película.
–Este artículo es publicado porfabricante de máquinas de recubrimiento al vacíoGuangdong Zhenhua
Fecha de publicación: 23 de marzo de 2024