A evaporação térmica é um método de deposição física de vapor (PVD) em que um material é aquecido numa câmara de alto vácuo até vaporizar, formando um vapor que depois se condensa num substrato para formar uma película fina.
Este processo é particularmente eficaz para materiais com baixos pontos de fusão e é conhecido pela sua simplicidade e baixo consumo de energia.
1. Configuração do processo
A evaporação térmica começa com uma câmara de vácuo tipicamente feita de aço inoxidável.
No interior desta câmara, um cadinho ou barco feito de materiais refractários como o tungsténio ou o molibdénio contém o material a depositar, conhecido como o evaporante.
O ambiente de vácuo é crucial, pois permite que o vapor se desloque sem reagir ou se dispersar contra outros átomos, garantindo um processo de deposição limpo.
2. Aquecimento e vaporização
O material é aquecido utilizando uma fonte de calor resistiva.
Este aquecimento continua até que o material atinja o seu ponto de ebulição e se vaporize, produzindo pressão de vapor.
Mesmo uma pressão de vapor relativamente baixa é suficiente no ambiente de vácuo para criar uma nuvem de vapor.
A importância da pressão de vapor reside na sua capacidade de facilitar a formação de um fluxo de vapor que pode deslocar-se através da câmara.
3. Deposição no substrato
O material evaporado, agora sob a forma de um fluxo de vapor, atravessa a câmara de vácuo e atinge o substrato.
Após o contacto, condensa-se e adere ao substrato, formando uma película fina.
Este processo é suave, com energias de partículas evaporadas de cerca de 0,12 eV, adequadas para materiais e substratos delicados.
4. Vantagens e limitações
A evaporação térmica é favorecida pela sua simplicidade e pela capacidade de depositar metais com baixos pontos de fusão.
No entanto, tem limitações no manuseamento de materiais com elevado ponto de fusão devido às restrições de temperatura dos materiais do cadinho.
A escolha do cadinho e do método de aquecimento (fios aquecidos eletricamente ou cadinhos condutores) depende das propriedades do material e da qualidade desejada da camada.
5. Requisitos de vácuo
A pressão de base na câmara é mantida a um nível muito baixo, normalmente entre 10^-7 e 10^-5 mbar, para garantir a qualidade da deposição.
Esta baixa pressão é necessária para evitar a contaminação e para permitir que o vapor se desloque livremente para o substrato sem interferências.
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