電子ビーム蒸着は物理蒸着（PVD）の一種であり、集束した高エネルギー電子ビームを用いて原料を加熱・蒸発させる。
これにより、基板上に薄く高純度のコーティングを成膜することができる。
このプロセスは、高エネルギーイオンを使ってターゲットから材料を放出するスパッタリングとは異なる。
電子ビーム蒸着のメカニズム
このプロセスでは、高電圧の電界（通常10kVまで）が、加熱されたタングステンフィラメントから放出される電子を加速する。
これらの電子は高い運動エネルギーを得て、磁場によってビームに集束される。
ビームは、蒸発させる物質を入れたるつぼに向けられる。
衝突すると、電子の運動エネルギーは熱エネルギーに変換され、材料を蒸発点まで加熱する。
プロセスの詳細
1.電子放出
タングステンフィラメントに電流を流し、ジュール熱と電子放出を起こす。
2.ビームの形成と加速
フィラメントとルツボの間に高電圧をかけ、放出された電子を加速する。
磁場がこの電子を集束させ、統一ビームとする。
3.材料の蒸発
電子ビームがるつぼ内の材料に衝突し、エネルギーが伝達され、材料が蒸発または昇華します。
4.蒸着
蒸発した材料は、真空チャンバー内を移動し、ソースの上に配置された基板上に堆積する。
この結果、通常5～250ナノメートルの厚さの薄膜が形成され、基板の寸法に大きな影響を与えることなく、基板の特性を変えることができる。
利点と応用
電子ビーム蒸着は、高密度で高純度のコーティングを製造するのに特に効果的である。
金属、半導体、一部の誘電体を含む幅広い材料を蒸着することができ、汎用性が高い。
このプロセスは、酸素や窒素のような反応性ガスの分圧をチャンバー内に導入することで、反応性蒸着にも適応できる。
これにより、非金属膜の形成が可能になる。
結論
電子ビーム蒸着は、薄膜を蒸着するための精密で制御可能な方法であり、高純度と反応性蒸着による膜特性の調整能力を提供する。
この技術は、高品質の薄膜が不可欠なエレクトロニクス、光学、材料科学など、さまざまな産業で極めて重要です。
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