Получение тонких плёнок путём использования термического испарения в вакууме на подложки из различных материалов является, в принципе, достаточно хорошо проработанным методом. Эксперименты и теоретические выкладки, выполненные исследователями данного вопроса, охватывают весь спектр процессов, происходящих при испарении, сублимации, конденсации, десублимации. При этом, несмотря на обилие других способов испарения материалов в вакууме, резистивный метод испарения продолжает использоваться. Но, технология резистивного испарения с использованием испарителя из тугоплавких металлов помимо достоинств имеет и недостатки: небольшой срок службы испарителей вследствие сублимации или разъедания испаряемым материалом и трудоемкость процесса замены испарителя при переходе к другому испаряемому материалу для исключения загрязнения получаемых образцов. При разрушении испарителя в его центральной части, боковые оставшиеся части бесполезно выбрасываются.
Лёгкость замены ленточного резистивного испарителя, так называемой «лодочки», при её перегорании или при замене испаряемого материала может быть осуществлена путём внесения изменений в конструкцию испарителя. А именно – использование составного испарителя. Конструкция представляет собой жестко закрепленные в токовводах консоли из тугоплавкого металла, между которыми устанавливается небольшая центральная часть с испаряемым материалом. Крепление осуществляется за счёт сил упругости держателей. В таком случае замене будет подлежать только центральная часть испарителя. При этом будут экономиться дорогостоящие тугоплавкие металлы, и нет необходимости в новой тщательной юстировке обновлённой центральной части.
Предлагаемая конструкция испарителя обязательно должна учитывать влияние на происходящие процессы закона Джоуля – Ленца. Ненужное нагревание испарителя целиком может приводить или к снижению КПД установки или, вообще, к нарушению процесса испарения и, соответственно, осаждения напыляемого материала на подложку. С целью устранения первой проблемы, связанной с КПД, необходимо, прежде всего, уменьшить сопротивление токовводов. Это достигается геометрическими параметрами токовводов, использованием материала с малым удельным сопротивлением. При этом конструкция испарителя, наоборот, должна способствовать повышению электрического сопротивления данного участка цепи. Значительное различие сопротивлений консолей и испарителя может быть достигнуто в случае использования одного и того же металла, если для изготовления указанных деталей использовать металлические ленты с различной площадью поперечного сечения. Эти условия легко выполняются при использовании составного испарителя, когда закрепленные в токовводах консоли из тугоплавкого металла и зажатая между ними центральная часть изготовлены независимо друг от друга. Кроме того, при изготовлении составного испарителя учитываются стандартные требования к её форме: в центре должно быть выполнено углубление. В противном случае, ввиду заметного градиента температур от краёв испарителя к его центру, межатомное взаимодействие разорвёт расплав и растянет его в противоположные стороны (к более холодным краям).
Для увеличения температуры, необходимого условия испарения материалов, требуется повышенное выделение тепла, то есть в испарителе необходимы участки малого сечения с большим сопротивлением, соответственно. Обычно, это – надрезы. Но такая конфигурация уменьшает объём загрузки и прочность испарителя, тогда как в предлагаемом испарителе можно достигнуть эффекта точечного испарителя при большей загрузке материала. Помимо этого достоинства, описываемый испаритель позволяет бороться с «расползанием» расплава к более холодным токовводам за счёт вертикальных краёв центральной части.
Библиографическая ссылка
Силаев И.В., Радченко Т.И. ИСПАРИТЕЛЬ ДЛЯ РЕЗИСТИВНОГО ИСПАРЕНИЯ В ВАКУУМЕ // Международный журнал экспериментального образования. – 2015. – № 9. – С. 80-80;URL: https://expeducation.ru/ru/article/view?id=8211 (дата обращения: 19.04.2024).