電子ビーム蒸着は、さまざまな科学的・工業的用途に用いられる高度なプロセスである。一般的にタングステンのような金属で作られたフィラメントを使用し、それを非常に高温に加熱する。この加熱によって電子が熱電子放出される。これらの電子は、磁場を利用してビーム状に集束され、蒸発させる物質を入れたるつぼに向けられる。電子ビームが材料に当たると、エネルギーが熱に変換され、材料が蒸発する。
電子ビーム蒸発の源とは？(5つの主要ステップ）
1.フィラメントと熱電子放出
プロセスは、通常タングステンまたは同様の高融点金属で作られたフィラメントから始まります。
このフィラメントは摂氏2,000度を超える温度まで加熱される。
この高温で、電子は金属の仕事関数に打ち勝つのに十分なエネルギーを得て、フィラメントの表面から放出される。
2.電子ビームの形成
いったん放出された電子は、まだ集束したビームの形にはなっていない。
そのため、電子ビーム源の近くに磁石を使用する。
この磁石は磁場を発生させ、放出された電子を指向性のあるビームに集束させる。
磁場はビームを集束させるだけでなく、その軌道を制御し、意図したターゲットに正確に当たるようにするため、非常に重要である。
3.るつぼを狙う
集束された電子ビームは、蒸発させる物質を入れたるつぼに向けられる。
るつぼは通常、ビームが直接当たるように配置される。
電子ビーム蒸着システムの具体的な構成によっては、ビームを材料に向けて正確に誘導するために、追加の磁石が使用されることもある。
4.エネルギー移動と蒸発
電子ビームがるつぼ内の材料に当たると、電子の高い運動エネルギーが材料に伝達され、材料が急速に加熱される。
この急速な加熱により、材料が気化する。
エネルギー移動は非常に効率的であるため、材料が高融点であっても、蒸発が起こるのに十分な高温に達することができる。
5.蒸発と蒸着
蒸発した材料は蒸気流を形成し、他の原子との大きな相互作用なしに、チャンバーの真空環境を移動する。
この蒸気は、蒸発する材料の上に配置された基板上に薄膜として堆積する。
真空環境は、汚染を防ぎ、蒸気が損失や反応なしに直接基板に移動することを確実にするために不可欠です。
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