التبخير الحراري هو تقنية الترسيب الفيزيائي للبخار (PVD) حيث يتم تسخين المادة في بيئة عالية التفريغ حتى تتبخر، ثم يترسب البخار على الركيزة لتشكيل طبقة رقيقة. وتُعرف هذه الطريقة ببساطتها وكفاءتها، مما يجعلها خيارًا شائعًا لمختلف التطبيقات.
تفاصيل العملية:
-
تسخين المادة: توضع المادة المراد تبخيرها في قارب مقاوم أو بوتقة داخل غرفة تفريغ الهواء. يتم تسخينها إما كهربائيًا من خلال تسخين جول أو باستخدام مادة ذات درجة انصهار أعلى كحاوية. يستمر التسخين حتى تصل المادة إلى نقطة التبخر، حيث تكتسب ذرات سطحها طاقة كافية لمغادرة السطح.
-
التبخير والترسيب: بمجرد أن تتبخر المادة، تنتقل جزيئات البخار عبر غرفة التفريغ. وتضمن بيئة التفريغ إمكانية تحرك الجزيئات دون الاصطدام بالجزيئات الأخرى، مع الحفاظ على اتجاهها وطاقتها (عادةً أقل من 1 فولت). يجب أن يكون متوسط المسار الحر في الغرفة أطول من المسافة بين مصدر التبخير والركيزة، والتي عادة ما يتم الحفاظ عليها عند ضغط 3.0 × 10^-^4 تور أو أقل.
-
تشكيل الغشاء الرقيق: تترسب جزيئات البخار على ركيزة موضوعة فوق المصدر. يمكن وضع الركيزة على مسافات مختلفة، تتراوح عادةً بين 200 مم إلى متر واحد. وعندما تصل الجزيئات إلى الركيزة، تنوي وتشكل طبقة رقيقة. هذه العملية مناسبة لمجموعة واسعة من المواد، بما في ذلك المعادن مثل الألومنيوم والفضة والنيكل وغيرها.
التطبيقات والاعتبارات:
- البساطة وتعدد الاستخدامات: يُفضل التبخير الحراري لسهولة تشغيله وقدرته على ترسيب مواد مختلفة. وهو مفيد بشكل خاص للتطبيقات التي تتطلب طلاءات رقيقة على الركائز.
- متطلبات التفريغ: بيئة التفريغ ضرورية لمنع تصادم جزيئات البخار مع الجسيمات الأخرى، مما يضمن عملية ترسيب نظيفة وفعالة. يتم الحفاظ على الضغط في الحجرة للسماح بتجاوز متوسط المسار الحر للمسافة إلى الركيزة، مما يؤدي إلى تحسين عملية الترسيب.
- التحسينات: في بعض الإعدادات، يمكن استخدام مصدر الحزمة الأيونية في نفس الوقت لتعديل خصائص الفيلم المترسب، مثل تعزيز كثافته أو تغيير خصائصه الأخرى.
الخاتمة:
التبخير الحراري هو تقنية أساسية للتبخير الحراري بالطباعة بالبطاريات البفديوية المجهرية التي تستفيد من مبادئ التبخير والتكثيف لترسيب الأغشية الرقيقة على الركائز. إن بساطتها، إلى جانب قدرتها على العمل مع مجموعة متنوعة من المواد، تجعلها طريقة متعددة الاستخدامات ومستخدمة على نطاق واسع في مجال علوم وهندسة المواد.
