Метод на вакуумно термично изпаряване
Този метод се състои в изпаряване на метал или сплав във вакуум и кондензация на неговите пари върху повърхността на плоча (субстрат). Качеството и здравината на филмите до голяма степен зависят от чистотата на основата. Поради това повърхността на основата е предварително полирана и старателно почистена. Често по време на отлагането субстратът се нагрява със специален нагревател до температура 100-3000C. При нагрят субстрат вътрешните напрежения във филма се премахват частично и адхезията му към субстрата се подобрява. Субстратите могат да бъдат направени от стъкло, кварц, слюда и немагнитни метали. В някои случаи като субстрат се използват разцепвания на монокристали от готварска сол NaCl. Най-простата настройка за производство на тънки магнитни филми чрез термично изпаряване на метали и сплави във вакуум е показана на фиг. 1. 1. Сплавта или металът, който трябва да се отложи върху субстрата 1, се поставя в изпарителя 2. В този случай той има формата на лодка, направена от огнеупорен метал, като волфрам. През лодката преминава електрически ток, докато достигне достатъчно висока температура, за да разтопи изходния материал. Изпаренията от разтопения метал под формата на атомен лъч, разпространявайки се от лодката, попадат върху подложката 1 и се отлагат върху нейната повърхност, образувайки слой под формата на тънък филм (вакуумен кондензат).
Ако субстратът е предварително поставен върху плоча (маска) с отвори 3, например кръгли, тогава в процеса на кондензация върху субстрата се образуват филми, които имат форма под формата на кръгли петна, тоест в съответствие с формата на отворите в маската. По този начин, използвайки маската 3, е възможно да се придадат на филмите различни размери и форми.
Цялата система се поставя във вакуумна камера 6, вакуумирана до достатъчно високавакуум. Вакуумът трябва да е такъв, че металните атоми да не се сблъскват с молекулите на остатъчния газ, когато се движат към субстрата, тоест техните траектории трябва да са прави. Това условие е изпълнено, ако в камерата се създаде налягане от около 10-5 mmHg. В този случай разстоянието от изпарителя до субстрата е достатъчно малко в сравнение със средния свободен път на газовите молекули и повечето от металните атоми ще достигнат субстрата, без да се сблъскат с остатъчните газови молекули. Такъв вакуум е лесно да се получи в конвенционална лабораторна вакуумна установка. Когато парите се отлагат върху субстрата, металните атоми преминават от парна фаза в кондензирано състояние.
Разглежданият метод дава възможност за получаване на филми с различна дебелина. Контролира се чрез промяна на скоростта или времето на кондензация. Процесът на образуване на филм се влияе от няколко фактора, най-важният от които е температурата на субстрата. В зависимост от тази температура могат да се реализират различни механизми на кондензация, които до голяма степен определят структурното състояние и магнитните свойства на филмите. По-специално, когато температурата на субстрата се повишава от 200 до 5000 ° С, се наблюдава забележима промяна в магнитната проницаемост и големината на външното магнитно поле Hs, в което феромагнитната среда е наситена. Без да анализираме всеки механизъм поотделно, нека разгледаме един от тях, например механизма на кондензация на течнокристални пари, който възниква, когато температурата на субстрата е над определена критична стойност.
Използването на електронна микроскопия позволи да се установи, че по време на кондензацията на парите първо се образуват капки от течна кондензирана фаза, които кристализират на определен етап на растеж, образувайки отделни изолирани частици.(ембриони), които в повечето случаи имат сферична форма. След това, в хода на по-нататъшната кондензация на парите, ядрата растат, сливат се и образуват непрекъснат слой.
Въз основа на статията: V. G. KAZAKOV ‘THIN MAGNETIC FILMS’ Soros Educational Journal, PHYSICS, 1997.