Das thermische Verdampfen ist eine nahe liegende Technik zur Herstellung dünner Schichten. Das Material, das zur Beschichtung verwendet werden soll, wird durch Erhitzen verdampft und schlägt sich als dünne Schicht auf einem im Dampfstrahl angeordneten Substrat nieder. Dadurch, dass der Prozess im Vakuum durchgeführt wird, kann das Material stark erhitzt werden ohne dabei mit dem Luftsauerstoff zu reagieren. Außerdem werden durch die Prozessführung im Vakuum weniger Verunreinigungen aus der Atmosphäre in die sich bildende Schicht eingebaut.
In der von uns eingesetzten Aufdampfanlage (Leybold-Heraeus Univex 300) stehen zwei verschiedene thermische Verdampferanordnungen zur Verfügung.
Beim Schiffchenverdampfer befindet sich das aufzudampfende Material in einem Behältnis, das direkt durch Stromfluss erhitzt wird. Dieses Schiffchen besteht aus hochschmelzenden Materialien wie Wolfram, Tantal oder Molybdän. Um dem Einlegieren des Aufdampfmaterials in das Schiffchenmaterial entgegenzuwirken besitzen einige Schiffchen einen Überzug aus z.B. Aluminuimoxid. Bei diesem Verfahren wird das gesamte aufzudampfende Material erwärmt.
Beim Elektronenstoßverdampfer wird nur ein Teil des Aufdampfmaterials durch Elektronenbombardement erwärmt. Hierzu werden durch Glühemission erzeugte Elektronen durch eine zwischen Filament und Tiegel anliegende Hochspannung beschleunigt. Das aufzudampfende Material befindet sich in einem wassergekühlten Tiegel. Der Temperaturgradient wird so im aufzudampfenden Material gehalten um ein Einlegieren in den Tiegel zu verhindern. In einer anderen Bauform liegt das aufzudampfende Material in Stabform vor. Hierbei wird der Temperaturgradient durch Kühlung des Fußpunktes in den Stab verschoben. Mit dem Elektronenstoßverdampfer können Verdampfungstemperaturen von 2500 °C erreicht werden.