ينطوي مبدأ العمل الأساسي لعملية التبخير بالحزمة الإلكترونية على استخدام شعاع إلكتروني مكثف لتسخين وتبخير مادة مصدرية تترسب بعد ذلك كطبقة رقيقة عالية النقاء على الركيزة. هذه العملية هي شكل من أشكال الترسيب الفيزيائي للبخار (PVD) وهي فعالة بشكل خاص لإنشاء طبقات رقيقة ولا تغير أبعاد الركيزة بشكل كبير.
الشرح التفصيلي:
-
الإعداد والمكونات:
- تبدأ العملية في غرفة تفريغ، وهو أمر ضروري لمنع المادة المتبخرة من التفاعل مع جزيئات الهواء. يوجد داخل الغرفة ثلاثة مكونات أساسية:مصدر شعاع الإلكترون:
- وهو عادة ما يكون خيوط تنجستن يتم تسخينها إلى أكثر من 2000 درجة مئوية. تتسبب الحرارة في انبعاث الإلكترونات من الفتيل.البوتقة:
- تحتوي هذه البوتقة على مادة المصدر ويتم وضعها لاستقبال شعاع الإلكترون. يمكن أن تكون البوتقة مصنوعة من مواد مثل النحاس أو التنجستن أو السيراميك التقني، اعتمادًا على متطلبات درجة حرارة المادة المصدر. يتم تبريدها بالماء باستمرار لمنع ذوبان وتلوث المادة المصدر.المجال المغناطيسي:
-
تقوم المغناطيسات القريبة من مصدر الحزمة الإلكترونية بإنشاء مجال مغناطيسي يركز الإلكترونات المنبعثة في حزمة موجهة إلى البوتقة.عملية التبخير:
-
تضرب حزمة الإلكترونات، المركزة بواسطة المجال المغناطيسي، المادة المصدر في البوتقة. تنتقل الطاقة من الإلكترونات إلى المادة، مما يؤدي إلى تسخينها وتبخرها. ترتفع الجسيمات المتبخرة في الفراغ وتترسب على ركيزة موضوعة فوق المادة المصدر. وينتج عن ذلك طبقة رقيقة يتراوح سمكها عادةً من 5 إلى 250 نانومتر.
-
التحكم والمراقبة:
-
تتم مراقبة سماكة الطبقة المترسبة في الوقت الحقيقي باستخدام جهاز مراقبة بلورات الكوارتز. وبمجرد الوصول إلى السماكة المطلوبة، يتم إيقاف تشغيل حزمة الإلكترونات، ويبدأ النظام في تسلسل التبريد والتنفيس لتحرير ضغط التفريغ.طلاء متعدد المواد:
تم تجهيز العديد من أنظمة التبخير بالحزمة الإلكترونية ببوتقات متعددة، مما يسمح بترسيب مواد مختلفة بالتتابع دون تنفيس النظام. تتيح هذه الإمكانية إنشاء طلاءات متعددة الطبقات، مما يعزز من تنوع العملية.
الترسيب التفاعلي:
