¿Qué es un crisol PVD para evaporación al vacío?

A evaporação a vácuo é um dos métodos mais antigos utilizados na deposição física de vapor (PVD). Técnicas comuns incluem evaporação térmica, evaporação por feixe de elétrons, pulverização catódica e evaporação a arco. Entre elas, a evaporação térmica envolve o aquecimento de um material de origem sob alto vácuo até que ele se vaporize. O dispositivo de aquecimento, conhecido como fonte de evaporação, mantém o material de revestimento dentro de um cadinho. À medida que o cadinho é aquecido, o material evapora da fase líquida ou sublima diretamente do estado sólido, e o vapor resultante condensa na superfície do substrato para formar uma película fina. Os métodos de aquecimento normalmente incluem aquecimento resistivo e aquecimento por indução de alta frequência.

Função e projeto de cadinhos de evaporação

Um cadinho de evaporação é um componente essencial nos processos de evaporação térmica. Ele é usado para reter o material durante o aquecimento e a vaporização. Esses cadinhos geralmente têm o formato de tigelas ou cilindros, embora também estejam disponíveis formatos personalizados. A alumina (Al₂O₃) é comumente utilizada devido ao seu alto ponto de fusão, estabilidade térmica e resistência à corrosão química, tornando-a adequada para diversas aplicações de deposição em alta temperatura.

Cadinhos de evaporação são essenciais em processos como deposição de filme fino, deposição a vácuo e revestimento PVD, servindo como recipientes de alta temperatura que retêm o material de origem e ajudam a manter a pureza da camada depositada.

Revestimentos de cadinho: quando e por que usá-los

Os cadinhos de evaporação podem ser com ou sem revestimentos, dependendo da aplicação. Um revestimento é um pequeno recipiente colocado dentro do cadinho para isolar o material de origem da parede do cadinho. Ele ajuda a prevenir reações, corrosão ou danos mecânicos causados ​​por material fundido ou estresse térmico durante o resfriamento.

Os materiais de revestimento comuns incluem molibdênio (Mo), tântalo (Ta), tungstênio (W), níquel (Ni) e nitreto de boro pirolítico (PBN).

Por exemplo, um cadinho de Al₂O₃ com revestimento de PBN é adequado para evaporação de alumínio em temperaturas de até 1300°C.

Materiais que podem ser evaporados diretamente em cadinhos de alumina

Alguns materiais não requerem revestimentos quando usados ​​com cadinhos cerâmicos de alta alumina, pois não fundem nem reagem com o cadinho nas temperaturas de trabalho. Exemplos incluem:

• Cromo (Cr): Sublimates at around 1650°C, bypassing the liquid phase, which minimizes risk of crucible damage.

• Ouro (Au): Pode ser evaporado diretamente em um cadinho de alumina pura a 1550–1600°C.

• Boro (B): Works at high temperatures, but may corrode the crucible above 1600°C, so care is needed.

• Cobalto (Co): Vaporiza a aproximadamente 1640°C e pode ser usado sem revestimento.

• Ferro (Fe): Pode reagir com revestimentos metálicos, tornando a alumina uma opção melhor. Temperatura recomendada: 1550–1600 °C.

Germânio (Ge): Sensível a mudanças bruscas de temperatura. Recomenda-se uma taxa de aquecimento/resfriamento controlada e uma temperatura estável em torno de 1500 °C.

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