Первые покрытия, осажденные из потока испаренных атомов, были получены, как уже отмечалось, Фарадеем в 1857 году при проведении опытов с испарением металлических проволок в инертной атмосфере при пропускании через них электрического тока. В настоящее время эта технология широко используется при получении покрытий алюминия, меди, кадмия, цинка и других металлов, имеющих относительно низкую температуру испарения.

Технология получения покрытий резистивным испарением характеризуется следующими основными достоинствами:

1) возможность нанесения покрытий из металлов, диэлектриков, полупроводников;

2) технология реализуется с помощью относительно простых устройств;

3) возможность осаждения покрытий с высокой скоростью и ее регулирования в широких пределах;

Вместе с тем данная технология имеет следующие недостатки:

1) высокая инерционность процесса испарения;

2) трудность управления потоком атомов;

3) низкая ионизация атомов в потоке и, как следствие этого, невысокая адгезия и сплошность осаждаемых покрытий;

4) трудность, а в ряде случаев невозможность получения покрытий из тугоплавких металлов.

Нагрев и испарение вещества, как уже отмечалось, осуществляются с помощью испарителей. Резистивные испарители в зависимости от их конструкции разделяют на проволочные, ленточные, тигельные.

Проволочные испарители характеризуются простотой конструкции и технологии изготовления. В качестве материала испарители, как правило, используются тугоплавкие металлы: вольфрам, молибден, тантал и др. Форма испарителя может быть различной. Некоторые наиболее часто встречающиеся на практике варианты конструкций проволочных испарителей приведены на рисунке 3.

Рисунок 3 – Проволочные испарители: а – нить в виде шпильки; б – синусоидальная нить; в– многожильная спираль; г–стержневой вольфрамовый нагреватель; д – коническая спираль

Диаметр проволоки – 0,5-1,5 мм, и она должна быть равномерной по сечению, в противном случае возможен локальный перегрев и последующее разрушение.

Проволочные испарители имеют следующие основные недостатки:

- не позволяют испарять порошки;

- испаряемые с помощью проволочных испарителей атомы вещества распространяются по всем направлениям и возможны его потери (коэффициент полезного использования испаряемого материала низок).

Ленточный испаритель изготовляется из тонких пластин, лент тугоплавких металлов и имеет на поверхности специальные углубления, в которые помещается испаряемое вещество (рисунок 4). Они просты по своей конструкции и испаряют атомы металла в телесном угле 2π. Вместе с тем они менее экономичны по сравнению с проволочными испарителями.

Рисунок 4 – Ленточные нагреватели: 1, 2 и 3 – поверхностные испарители; 4 – лодочный испаритель; 5- 9 – цилиндрические испарители

Тигельный испаритель представляет собой ванну, в которую помещают металл. Тигель может быть изготовлен из материала, который не проводит электрический ток. В этом случае для достижения необходимой температуры испарения используют отдельный нагревательный элемент. В качестве материала тигля применяется BeO (Тпл ~ 1800 °C), ToO (Tпл – 2200 °C), графит, Al2O3, W, Mo, Ta, TrO2 и другие тугоплавкие материалы. С помощью тигельных испарителей возможно нанесение толстых покрытий без применения специальных систем подачи испаряемого материала в зону испарения. В настоящее время разработано большое число конструкций испарителей подобного типа. Основной недостаток их в том, что газовые потоки вынуждены проходить сквозь объем расплавленного металла, так как температура наиболее высокая у стенок тигля. В результате при высоких температурах испарения (скорости испарения) в газовых потоках содержится капельная фаза. При осаждении капель металла на поверхности подложки резко снижаются физико-механические свойства покрытий.