A evaporação térmica é um método fundamental da deposição física de vapor (PVD).
Envolve o aquecimento de um material sólido num ambiente de vácuo para o evaporar.
O material evaporado deposita-se então como uma película fina num substrato.
Este processo utiliza várias técnicas de aquecimento, incluindo o aquecimento resistivo e a evaporação por feixe de electrões.
5 pontos-chave para compreender a evaporação térmica em PVD
1. Visão geral do processo
A evaporação térmica em PVD começa com a colocação do material a depositar numa câmara de alto vácuo.
O ambiente de vácuo é crucial porque assegura que as partículas evaporadas se deslocam diretamente para o substrato sem colidir com outras moléculas de gás.
A pressão na câmara é mantida a um nível em que o caminho livre médio das partículas evaporadas é maior do que a distância até ao substrato, normalmente inferior a 3,0 x 10^-4 Torr.
2. Técnicas de aquecimento
Aquecimento resistivo
Este é um dos métodos mais simples em que uma fonte de calor resistiva, frequentemente um fio feito de um metal de baixa pressão de vapor como o tungsténio, suporta o material a ser evaporado.
Quando a corrente é passada através do fio, este aquece, fazendo com que o material derreta e evapore.
Evaporação por feixe de electrões
Neste método mais avançado, um feixe de electrões de alta energia é dirigido para o material.
O impacto destes electrões converte a sua energia cinética em energia térmica, aquecendo o material até ao seu ponto de evaporação.
Este método permite um melhor controlo do processo de aquecimento e pode ser utilizado para materiais que são difíceis de evaporar utilizando o aquecimento por resistência.
Aquecimento indutivo
Esta técnica utiliza energia de radiofrequência (RF) para aquecer um cadinho que contém o material.
A energia RF induz uma corrente no cadinho, que aquece o material através de indução electromagnética.
3. Deposição e aplicações
Uma vez evaporado, o material forma um fluxo de vapor que atravessa a câmara de vácuo e se deposita no substrato.
Esta deposição resulta numa película fina que pode ser utilizada em várias aplicações, tais como camadas de ligação de metais em células solares, transístores de película fina, bolachas semicondutoras e díodos orgânicos emissores de luz (OLED).
A película pode ser composta por um único material ou por múltiplos materiais, dependendo das propriedades e aplicações desejadas.
4. Vantagens e desvantagens
Vantagens
A evaporação térmica é relativamente simples e económica, especialmente para depositar materiais que são fáceis de evaporar.
Permite também uma boa cobertura das fases e pode produzir películas de alta qualidade.
Desvantagens
As principais desvantagens incluem a dificuldade em controlar a composição da película em comparação com outras técnicas de PVD, como a pulverização catódica.
Também não é possível efetuar a limpeza in situ do substrato.
Os potenciais danos causados pelos raios X da evaporação por feixe de electrões constituem outra desvantagem.
5. Resumo
Em resumo, a evaporação térmica é uma técnica de PVD versátil e amplamente utilizada.
Envolve o aquecimento de um material no vácuo para o evaporar e depositar como uma película fina num substrato.
Este processo é crucial em várias aplicações industriais devido à sua simplicidade e eficácia na formação de películas finas.
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