التبخير الحراري هو طريقة لترسيب البخار الفيزيائي (PVD) التي تنطوي على تسخين مادة صلبة في غرفة عالية التفريغ لتكوين بخار يترسب بعد ذلك على ركيزة كغشاء رقيق. وتُستخدم هذه العملية على نطاق واسع في الصناعات لتطبيقات مثل إنشاء طبقات ربط معدنية في الخلايا الشمسية وترانزستورات الأغشية الرقيقة ورقائق أشباه الموصلات وشبكات OLED الكربونية.
عملية ترسيب الأغشية الرقيقة بالتبخير الحراري:
-
إعداد بيئة عالية التفريغ:
-
الخطوة الأولى في التبخير الحراري هي إعداد بيئة عالية التفريغ داخل غرفة الترسيب. هذه البيئة مهمة للغاية لأنها تزيل جزيئات الغاز التي يمكن أن تتداخل مع عملية الترسيب. تُستخدم مضخة تفريغ الهواء للحفاظ على هذه البيئة، مما يضمن أن يكون الضغط منخفضًا بما يكفي لمنع أي تفاعلات غير مرغوب فيها بين البخار وجزيئات الغاز المتبقية.تسخين المادة المصدرية:
-
يتم تسخين المادة المصدر، وهي المادة المراد ترسيبها، إلى درجة حرارة عالية داخل غرفة التفريغ. ويمكن تحقيق هذا التسخين من خلال طرق مختلفة مثل التسخين المقاوم أو التبخير بالحزمة الإلكترونية (التبخير بالحزمة الإلكترونية). تتسبب درجة الحرارة المرتفعة في تبخير المادة، مما يخلق ضغط بخار.
-
نقل وترسيب البخار:
تشكل المادة المتبخرة تيار بخار ينتقل عبر غرفة التفريغ. في هذه البيئة، يمكن للبخار أن يتحرك دون تفاعل أو تشتت مع الذرات الأخرى. ثم يصل بعد ذلك إلى الركيزة، حيث يتكثف ويشكل طبقة رقيقة. وعادةً ما يتم وضع الركيزة مسبقًا لضمان الترسيب الأمثل للبخار.
-
تشكيل طبقة رقيقة:
-
عندما يتكثف البخار على الركيزة، فإنه يشكل طبقة رقيقة. ويمكن التحكم في سمك وتوحيد الطبقة عن طريق ضبط وقت الترسيب ودرجة حرارة المادة المصدر. يمكن أن يؤدي تكرار دورات الترسيب إلى تعزيز نمو الطبقة الرقيقة وتنويتها.التطبيقات والاختلافات:
التبخير بالحزمة الإلكترونية:
