O princípio básico de funcionamento do processo de evaporação por feixe de electrões envolve a utilização de um feixe de electrões intenso para aquecer e evaporar um material de origem, que depois se deposita como uma película fina e de elevada pureza num substrato. Este processo é uma forma de deposição física de vapor (PVD) e é particularmente eficaz para criar revestimentos finos e que não alteram significativamente as dimensões do substrato.
Explicação pormenorizada:
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Configuração e componentes:
- O processo começa numa câmara de vácuo, que é essencial para evitar que o material evaporado reaja com as moléculas de ar. No interior da câmara, existem três componentes principais:Fonte de feixe de electrões:
- Trata-se normalmente de um filamento de tungsténio aquecido a mais de 2.000 graus Celsius. O calor provoca a emissão de electrões a partir do filamento.Cadinho:
- Contém o material de origem e está posicionado para receber o feixe de electrões. O cadinho pode ser feito de materiais como cobre, tungsténio ou cerâmica técnica, dependendo dos requisitos de temperatura do material de origem. É continuamente arrefecido a água para evitar a fusão e a contaminação do material de origem.Campo magnético:
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Os ímanes próximos da fonte de feixe de electrões criam um campo magnético que concentra os electrões emitidos num feixe dirigido para o cadinho.Processo de evaporação:
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O feixe de electrões, focado pelo campo magnético, atinge o material de origem no cadinho. A energia dos electrões é transferida para o material, provocando o seu aquecimento e evaporação. As partículas evaporadas sobem no vácuo e depositam-se num substrato posicionado acima do material de origem. O resultado é um revestimento de película fina, que normalmente varia entre 5 e 250 nanómetros de espessura.
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Controlo e monitorização:
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A espessura da película depositada é monitorizada em tempo real através de um monitor de cristais de quartzo. Quando a espessura desejada é atingida, o feixe de electrões é desligado e o sistema inicia uma sequência de arrefecimento e ventilação para libertar a pressão de vácuo.Revestimento multi-material:
Muitos sistemas de evaporação por feixe eletrónico estão equipados com vários cadinhos, permitindo a deposição de diferentes materiais sequencialmente sem ventilar o sistema. Esta capacidade permite a criação de revestimentos multicamadas, aumentando a versatilidade do processo.
Deposição reactiva:
