ويكمن الفرق الأساسي بين الرش بالتبخير والتبخير الحراري في الآليات والظروف التي يتم فيها ترسيب الأغشية الرقيقة. يتضمن التبخير الحراري تسخين المادة إلى درجة التبخير، مما يؤدي إلى تبخيرها ومن ثم تكثيفها على الركيزة. وعلى النقيض من ذلك، يستخدم الاخرق بيئة البلازما لقذف الذرات فيزيائياً من المادة المستهدفة على الركيزة.
التبخير الحراري:
التبخير الحراري هو عملية يتم فيها تسخين المادة إلى درجة حرارة عالية، مما يؤدي إلى تبخيرها ثم تكثيفها على ركيزة أكثر برودة، مما يؤدي إلى تكوين طبقة رقيقة. ويمكن تحقيق هذه الطريقة من خلال تقنيات تسخين مختلفة مثل التسخين بالمقاومة أو التسخين بالحزمة الإلكترونية أو التسخين بالليزر. الطاقة المستخدمة في هذه العملية حرارية في المقام الأول، ويعتمد معدل التبخر على درجة حرارة المادة المصدر. هذه الطريقة مناسبة للمواد ذات درجات انصهار منخفضة وهي أقل تكلفة وأسهل في التشغيل بشكل عام. ومع ذلك، غالبًا ما ينتج عن التبخير الحراري أغشية أقل كثافة ويمكن أن يؤدي إلى إدخال شوائب إذا لوثت مادة البوتقة المادة المتبخرة.التبخير بالرش:
- من ناحية أخرى، ينطوي التبخير بالرش على تفريغ البلازما الذي يقصف المادة المستهدفة بجسيمات عالية الطاقة (عادة ما تكون غازات خاملة مثل الأرجون). ويؤدي تأثير هذه الجسيمات إلى إزاحة الذرات من الهدف، والتي تنتقل بعد ذلك وتترسب على الركيزة. تحدث هذه العملية في الفراغ وفي درجات حرارة أقل مقارنة بالتبخير الحراري. يوفر الاخرق تغطية متدرجة أفضل، مما يعني أنه يمكن أن يغطي الأسطح غير المستوية بشكل أكثر اتساقًا. كما أنه يسمح أيضًا بأفلام عالية النقاء وقادر على ترسيب مجموعة واسعة من المواد، بما في ذلك تلك التي لها درجات انصهار عالية. ومع ذلك، فإن عملية الترسيب بالرش عموماً لها معدل ترسيب أقل وهي أكثر تعقيداً وتكلفة في التشغيل.المقارنة والاعتبارات:
- الطاقة والنقاء: يعمل الاخرق في بيئة بلازما ذات طاقات حركية أعلى، مما يؤدي إلى ترسيب أنقى وأكثر دقة على المستوى الذري. قد ينتج عن التبخير الحراري، رغم بساطته، أغشية أقل نقاءً بسبب التلوث المحتمل للبوتقة.
- معدل الترسيب والتوحيد: عادةً ما يكون للتبخير الحراري معدل ترسيب أعلى ولكنه قد لا يغطي الأسطح المعقدة أو غير المستوية بشكل موحد مثل التبخير بالتبخير.
ملاءمة المواد:
يعد التبخير الحراري أكثر ملاءمة للمواد ذات نقاط الانصهار المنخفضة، في حين أن التبخير الحراري يمكن أن يتعامل مع مجموعة واسعة من المواد، بما في ذلك المواد ذات نقاط الانصهار العالية.
