ну. Процес переходу речовини з твердого стану в пароподібний, минаючи рідку фазу, називають сублімацією (або сублімацією).
Швидкість випаровування, т. е. кількість речовини (у грамах), яка покидає 1 см вільної поверхні в 1 с при умовної температурі Т у, розраховують за формулою:
(4)
де М - молекулярна мас г/моль.
Швидкість випаровування більшості елементів при Т у становить 10? 4 г/(см 2 .с). Для отримання прийнятних швидкостей росту плівки, а також економного витрачання матеріалу (нерідко дорогого) слід створювати умови руху частинок испаряемого речовини переважно у напрямку до підкладці. При цьому необхідний досить глибокий вакуум, при якому виключаються зіткнення молекул залишкового газу з молекулами речовини і розсіювання їх потоку на шляху до підкладці.
Потік випаруваної речовини, що складається з молекул (атомів), що не претерпевающих на своєму шляху зіткнень і розсіяння і рухомих внаслідок цього прямолінійно, називають молекулярним потоком. Для визначення умов існування молекулярного потоку зручніше характеризувати ступінь вакуумі не тиском залишкового газу, а середньою довжиною вільного пробігу його молекул.
З формули (4) випливає, що вже при тиску р=10? 2 Па середня довжина вільного пробігу молекул? становить 50 см, що перевищує реальну відстань від випарника до підкладки (звичайно не більше 30 см). Таким чином, для створення прямолінійних траєкторій руху молекул речовини в просторі між випарником і підкладкою необхідно тиск порядку 10? 3 - 10? 5 Па.
Крім того, необхідно забезпечувати рівномірність розподілу товщини плівки на підкладці, що є одним з основних її параметрів. Товщина плівки в даній точці підкладки визначається кількістю частинок, що досягають її в одиницю часу. Площа випарників речовин у багато разів менше площі подложкодержателей (тому їх називають точковими джерелами). У результаті добитися рівномірності потоку неможливо.
Як видно з рис. а) швидкість нанесення плівки буде неоднакова в точці О верб точках А і В: чим далі від осі OS ці точки, тим нижче швидкість нанесення плівки і тим менше її товщина за даний час нанесення. При плоскому подложкодержателе нерівномірність товщини плівки становить ± 20%.
Найбільш простим способом зниження нерівномірності розподілу плівки по товщині є збільшення відстані d. Однак це зменшує швидкість конденсації плівки, що негативно позначається на її властивості. Максимально можливу відстань d обмежена розмірами робочої камери установки.
На практиці застосовують більш складні способи, одним з яких є додання подложкодержателю сферичної форми рис. б) Нерівномірність товщини плівки знижується при цьому до ± 10%.
Якщо цього недостатньо, використовують систему з подвійним обертанням, так звану планетарну карусель рис. в) , що складається з приводний обертової осі 9, на якій встановлені три подложкодержателя 7. Кожен подложкодержатель може обертатися навколо власної осі 8 при обкатуванні по кільцю 6. Так здійснюється планетарний рух підкладок. При їх використанні нерівномірність плівок по товщині складає ± (3-4)%.
Процес випаровування і якість нанесених плівок значною мірою визначаються типом і конструкцією випарників, які можуть мати резистивний або електронно-променевої нагрів. Вибір типу випарника залежить від виду матеріалу, який випаровується, його агрегатного стану і температури в процесі випаровування, а також інших факторів.
2.1 Випарники з резистивним нагріванням
Рис. 7. Випарник з резистивним нагріванням
Випарники цього типу можуть бути з безпосереднім або з непрямим нагрівом испаряемого речовини.
Для хорошого теплового контакту матеріал випарника повинен добре змочуватися розплавленим випаровуються речовин. Між матеріалом випарника і випаровуються речовин не повинні відбуватися ніякі хімічні реакції. Для виготовлення випарників використовують тугоплавкі метали (вольфрам, тантал, молібден). Основна перевага цих випарників - відсутність теплового контакту між їх нагрітими елементами і випаровується металом, що забезпечує високу чистоту наносимой плівки. Однак вони забезпечують низьку швидкість випаровування, дають можливість випаровувати мала кількість матеріалу, а також не дозволяють випаровувати діелектрики і більшість металів. Випарники з непрямим нагрівом, в яких випаровується речовина нагрівається за рахунок теплопередачі від нагрівача, більш універсальні, так як дозволяють випаровувати проводять і непровідні матеріали у вигляді порошку, грану...
