真空蒸着としても知られる熱蒸着は、高真空環境で材料を蒸発させる物理蒸着技術である。このプロセスは、蒸発材料を特定の温度に加熱して蒸気圧を上昇させ、表面分子を真空中に消失させることによって達成される。気化した分子は基材に移動し、そこで薄膜コーティングを形成する。この方法は、その簡便さと、アルミニウム、銀、ニッケルなどさまざまな材料を蒸着できることから、広く用いられている。
詳しい説明
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気化プロセス： 熱蒸発は、固体または液体である蒸発材料を加熱することから始まる。材料がある温度に達すると、その蒸気圧が大きくなり、分子が表面から離れ、真空に入ることができる。このプロセスは、昇華（固体から気体への直接遷移）または蒸発（液体から気体への遷移）によって起こる。
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平衡蒸気圧（EVP）： 平衡蒸気圧は、熱蒸発における重要なパラメータであり、通常10-2Torr程度である。この圧力は、表面から離れる分子の速度と表面に戻る分子の速度が等しくなる点であり、顕著な気化の始まりを示す。
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使用される材料： 熱蒸発には、金、銀、チタン、二酸化ケイ素、タングステン、銅など、さまざまな材料が使用できる。これらの材料は蒸気圧や昇華・蒸発特性が異なるため、特定の用途への適合性に影響を与える。
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高真空環境： このプロセスは高真空チャンバー内で行われ、気化した分子がチャンバー内の他の粒子と衝突することなく基板まで移動できるようにすることが重要です。真空は、平均自由行程（衝突前に分子が移動する平均距離）が蒸発源と基板間の距離より長くなる圧力に維持されなければならない。これには通常、3.0×10-4Torr以下の圧力が必要である。
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薄膜コーティングの形成： 気化した分子が基板に到達すると、核となって薄膜コーティングを形成する。このコーティングは、使用する材料や蒸着条件によって、さまざまな特性や用途に合わせることができる。
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利点 熱蒸着法は、その簡便さ、幅広い材料を蒸着できる汎用性、蒸着膜の特性を制御できる点で、好まれている。また、イオンビームソースなど、膜の密度やその他の特性を変更するために同時に使用できる追加技術とも互換性がある。
まとめると、熱蒸着は薄膜の成膜における基本的な技術であり、制御された真空環境における気化と凝縮の原理を利用して、さまざまな材料で基板をコーティングする。その有効性と適応性により、工業生産と科学研究の両方の基礎となっています。
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