Micro e nanotecnologia/Microtecnologia/Film sottili/Evaporazione: differenze tra le versioni

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<math>A\ </math> varia debolmente con l'energia di attivazione e la temperatura <math>T\ </math>, l'[[w:Energia_di_attivazione|energia di attivazione]] <math>E_a\ </math> è l'energia necessaria per sottrarre dalla sorgente un atomo del materiale. L'energia di attivazione è di 2-3 eV per i materiali a basso punto di fusione e diventa due tre volte maggiore per i materiali refrattari.
 
Il problema principale in questo processo è costituito dai gas residui. In un tipico materiale solido un singolo strato di atomi (monolayer) è fatto da circa 10<sup>15</sup> Atomi/cm<sup>2</sup>. Per avere una idea dalla [[w:Teoria_cinetica_dei_gas|teoria cinetica dei gas]] ad una pressione parziale di 7.5x10<sup>-4</sup> Pa ( 10<sup>-4</sup> mtorr, Alto vuoto) il numero di atomi che bombardano un cm<sup>2</sup> di superfice in un secondo sono circa 3.8x10<sup>13</sup>. Quindi ogni atomo della superfice ogni 22 secondi viene bombardato da un atomo di gas residuo, che se è un gas reattivo, come l'ossigeno, si può combinare con lo stato sottostante. Quindi la velocità del film deve competere con tale processo per evitare contaminazione da parte dei gas residui. Ovviamente i processi chimici tra i gas residui eed deii materiali da evaporare determinano il grado di contaminazione. Alcune sostanze come i metalli nobili, non vengono ossidati, e quindi possono essere evaporati con vuoti meno spinti. Altre metalli si ossidano facilmente e in questo caso il vuoto residuo deve essere di ottima qualità per avere film affidabili.
 
La temperatura a cui bisogna portare il materiale da evaporare dipende dal suo diagramma di fase,
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Il materiale non forma ombre come con altre tecnice. In alcuni casi è un qualcosa di utile, in altri questo è un problema in quanto scalini ripidi di materiali sottostanti non vengono ricoperti, e quindi ogni film successivo per ricoprire con successo gli strati sottostanti deve avere uno spessore superiore ad essi. Spesso per rendere la deposizione conforme (cioè ricoprente l'angolo <math>\theta\ne 0\ </math> ed il substrato (substrati) vengono fatto ruotare con un sistema planetario.
 
L'evaporazione è una tecnica veloce si possono facilemente depositare anche 500 nm di Al al minuto; è di facile realizzazione; l'energia di impatto degli atomi sul substrato è moltobassamolto bassa (minore di 0.1 eV), questo comporta che non vi è danneggiamento della superfice del substrato, in realtà con il cannone elettronico il danneggiamento degli strati sottostanti può avvenire a a causa dei raggi UV e X presenti (non degli atomi che urtano la superfice). Se si usano opportune condizioni sperimentali (basso vuoto residuo, materiali di partenza puri, crogioli di buona qualità...) si riescono ad ottenere film di estrema purezza e struttura conosciuta. Infatti quando la purezza del materiale è un fattore determinante nelle proprietà del dispositivo questa è la tecnica preferita. Ad esempio nei sensori elettrochimici in cui l'attività elettrocatalitica del monolayer superiore dell'elettrodo sensore è un elemento essenziale la purezza dei materiali ottenuti mediante evaporazione termica è la più utilizzata.
Nei sensori chimici la purezza della superfice del film è più importante delle proprietà volumetriche quali la resistività che spesso viene utilizzata per caratterizzare i film.
Infatti normalmente i film vengono caratterizzati dalla loro resistività: un film
è di buona qualità se la sua resistiìvitàresistività è simile a quella del materiale non in forma di film.
 
La tecnica non si presta per depositare film uniformi su grandi superfici a causa della inomogeneità del film cresciuto. Alcuni materiali (composti o miscele), non gli elementi, si decompongono ad alta temperatura e questo rappresenta un grave limite tecnologico della tecnica. In questo caso il cannone elettronico ha dei pregi evidenti in quanto solo una piccola parte della sorgente viene riscaldata, quindi la decomposizione è un fatto localizzato e controllabile.