Метод термовакуумного напыления

Метод получения тонких пленок термическим вакуумным напылением является универсальным и наиболее освоенным методом. Рассмотрим схему процесса термического напыления (рис.1).

Рис. 1. Схема процесса термического напыления

Схема термического напыления. Рабочая камера вакуумной установки представляет собой цилиндрический металлический или стеклянный колпак 1, который устанавливается на опорной плите 7. Между колпаком и плитой находится резиновая прокладка, обеспечивающая вакуумплотное соединение. Внутри рабочей камеры расположены: подложка 4, которая закрепляется на держателе 3, нагреватель подложки 2 испаритель 6 для нагрева напыляемых веществ. Между испарителем и подложкой устанавливается заслонка 5, позволяющая в нужный момент прекращать попадание испаряемого вещества на подложку. Рабочая камера откачивается вакуумным насосом. Остаточное давление под колпаком измеряется специальным прибором - вакуумметром. Давление измеряется в мм рт. ст.

Процесс термического напыления в вакууме разбивается на три этапа

1. Испарение вещества.

2 Распространение паров испаряемого вещества.

3. Конденсация паров испаряемого вещества на подложке и образование пленочной структуры.

Испарение вещества. Испарение вещества происходит при его нагревании. При нагревании вещества кинетическая энергия его атомов и молекул возрастает и становится достаточной для того, чтобы они оторвались от поверхности и распространились в окружающем пространстве. С повышением температуры энергия увеличивается и количество молекул, отрывающихся от поверхности, возрастает.

Твердые вещества обычно при нагревании расплавляются, а затем переходят в газообразное состояние. Некоторые вещества переходят в газообразное состояние, минуя жидкую фазу. Такой процесс называется сублимацией.

Температуру, при которой давление паров вещества над его поверхностью составляет 10^{-2 мм рт. ст} ., называют температурой испарения вещества.

Скорость испарения вещества определяется количеством вещества, испаряемого с единицы площади в I сек, и выражается формулой

(1)

где V_исп - скорость испарения, г/ (см²сек); р_s - давление насыщенного пара (10^{-2 мм рт.} ст.); М - молекулярный вес испаряемого вещества, г/моль; Т - температура испарения вещества, К.

Формула (1) для определения скорости испарения справедлива для так называемого молекулярного режима.