¿Qué es un crisol de PVD para evaporación al vacío?

La evaporación en vacío es uno de los primeros métodos utilizados en la deposición física en fase vapor (PVD). Las técnicas más comunes son la evaporación térmica, la evaporación por haz de electrones, la pulverización catódica y la evaporación por arco. Entre ellas, la evaporación térmica consiste en calentar un material fuente en condiciones de alto vacío hasta que se vaporiza. El dispositivo de calentamiento, conocido como fuente de evaporación, mantiene el material de revestimiento dentro de un crisol. A medida que se calienta el crisol, el material se evapora desde su fase líquida o se sublima directamente desde el estado sólido, y el vapor resultante se condensa en la superficie del sustrato para formar una fina película. Los métodos de calentamiento suelen incluir el calentamiento resistivo y el calentamiento por inducción de alta frecuencia.

Función y diseño de los crisoles de evaporación

Un crisol de evaporación es un componente clave en los procesos de evaporación térmica. Se utiliza para contener el material durante el calentamiento y la vaporización. Estos crisoles suelen tener forma de cuenco o cilindro, aunque también están disponibles en formas personalizadas. La alúmina (Al₂O₃) se utiliza comúnmente debido a su alto punto de fusión, estabilidad térmica y resistencia a la corrosión química, lo que la hace adecuada para diversas aplicaciones de deposición a alta temperatura.

Los crisoles de evaporación son esenciales en procesos como la deposición de películas finas, la deposición al vacío y el recubrimiento PVD, ya que sirven como contenedores de alta temperatura que contienen el material de partida y ayudan a mantener la pureza de la capa depositada.

Revestimientos para crisoles: Cuándo y por qué utilizarlas

Los crisoles de evaporación pueden tener o no revestimiento, según la aplicación. Un revestimiento es un pequeño recipiente que se coloca dentro del crisol para aislar el material de origen de la pared. Ayuda a prevenir reacciones, corrosión o daños mecánicos causados ​​por material fundido o estrés térmico durante el enfriamiento.

Los materiales de revestimiento más comunes son el molibdeno (Mo), el tántalo (Ta), el wolframio (W), el níquel (Ni) y el nitruro de boro pirolítico (PBN).

Por ejemplo, un crisol de Al₂O₃ con revestimiento de PBN es adecuado para la evaporación de aluminio a temperaturas de hasta 1300 °C.

Materiales que pueden evaporarse directamente en crisoles de alúmina

Algunos materiales no requieren revestimientos cuando se utilizan con crisoles cerámicos de alta alúmina, ya que no se funden ni reaccionan con el crisol a las temperaturas de trabajo. Algunos ejemplos son:

• Cromo (Cr): Sublima a unos 1650°C, sin pasar por la fase líquida, lo que minimiza el riesgo de daños en el crisol.

• Oro (Au): Puede evaporarse directamente en un crisol de alúmina pura a 1550-1600°C.

• Boro (B): Funciona a altas temperaturas, pero puede corroer el crisol por encima de 1600°C, por lo que hay que tener cuidado.

• Cobalto (Co): Se vaporiza a aproximadamente 1640°C y puede utilizarse sin camisa.

• Hierro (Fe): Puede reaccionar con los revestimientos metálicos, por lo que la alúmina es una mejor opción. Temperatura recomendada: 1550-1600°C.

Germanio (Ge): Sensible a los cambios rápidos de temperatura. Se aconseja una velocidad de calentamiento/enfriamiento controlada y una temperatura estable en torno a 1500°C.

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