熱蒸発法は物理的気相成長法(PVD)のひとつで、抵抗性熱源を使用して真空環境下で固体材料を蒸発させ、基板上に薄膜を形成する。
この技法は簡単で消費電力が低いという特徴があり、様々な用途に広く用いられている。
1.加熱メカニズム
熱蒸発プロセスは、蒸着する材料を加熱することから始まる。
これは通常、高温に耐える材料でできた「ボート」、「バスケット」、「コイル」などの抵抗性熱源を使用して達成される。
加熱は、この装置に高電流を流すことによって行われ、その結果、材料は融点まで加熱され、その後気化点まで加熱される。
2.真空環境
このプロセスは高真空チャンバー内で行われ、その圧力は10^-5torr以下であることが多い。
この真空環境は、コーティングの汚染を防ぎ、気化した材料が基板まで妨げられることなく移動することを可能にするため、非常に重要である。
真空はまた、チャンバー内に存在する他のガスと反応することなく、材料がきれいに蒸発することを保証する。
3.薄膜の蒸着
材料が蒸発すると、蒸気の流れが形成され、真空チャンバーを横切ります。
この蒸気流が基板上で凝縮し、薄膜が形成される。
蒸発した粒子のエネルギーは約0.12eVと比較的低く、これはアーク蒸着などの他のPVD法と比べて熱蒸着の特徴である。
4.使用材料
熱蒸発法は、純粋な原子元素(金属および非金属)や、酸化物や窒化物のような特定の分子を含む、さまざまな材料の蒸着に使用できます。
材料の選択は、用途や薄膜に求められる特性によって異なります。
5.用途と利点
この技術は、その簡便さと必要な電力が少ないことから広く使われている。
クリーンで均一なコーティングが必要な用途に適している。
また、蒸発粒子のエネルギーが低いため、基材が受ける熱応力が最小限に抑えられ、温度に敏感な材料に有利です。
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