Damp-aflejrer filmmaterialer ved normalt tryk danner ikke ideelle tynde film. Faktisk, hvis trykket ikke er lavt nok (eller vakuumet ikke er højt nok), opnås der heller ikke gode resultater. Når f.eks. damp-aflejrer aluminium ved 10 2 Torr, er den resulterende film ikke kun mat, men kan endda virke grå eller sort. Dens mekaniske styrke er ekstrem dårlig, og en let børstning med en egern-hårbørste kan beskadige aluminiumslaget.
Dampaflejring skal udføres under visse vakuumforhold af følgende årsager:
1. Et højt vakuum sikrer, at den gennemsnitlige frie vej for de fordampede molekyler er større end afstanden fra fordampningskilden til substratet. På grund af den termiske bevægelse af gasmolekyler er kollisioner mellem dem ekstremt hyppige. På trods af gasmolekylernes høje hastighed (op til flere hundrede meter i sekundet), kolliderer de derfor med andre molekyler flere gange, når de bevæger sig fremad. Den afstand et molekyle rejser mellem to på hinanden følgende kollisioner kaldes dets frie vej, og det statistiske gennemsnit af de frie veje for et stort antal molekyler kaldes den gennemsnitlige frie vej.
Da gastrykket er proportionalt med antallet af molekyler pr. volumenenhed, er den gennemsnitlige frie vej også proportional med gastrykket. Under vakuum tyndfilmaflejring, når aflejringsafstanden er større end den gennemsnitlige frie vej for molekylerne, kaldes det lav vakuumaflejring, mens når aflejringsafstanden er mindre end molekylernes gennemsnitlige frie vej, kaldes det højvakuumaflejring. Under højvakuumaflejring er kollisioner mellem fordampede atomer (eller molekyler) og resterende gasmolekyler ubetydelige, så de fordampede atomer flyver i en lige linje mod substratet. Dette gør det muligt for de fordampede atomer, som når substratet med høj kinetisk energi, at kondensere på substratet for at danne et relativt stærkt filmlag. Under lavvakuumaflejring kan kollisioner få de fordampede atomer til at ændre deres hastighed og retning, og potentielt endda danne en samling af dampatomer i rummet -svarende til dannelsen af tåge af vanddamp i atmosfæren.
2. Et højere vakuumniveau kan reducere resterende gasforurening. Ved lavere vakuumniveauer indeholder vakuumkammeret adskillige resterende gasmolekyler (såsom oxygen, nitrogen, vand og kulbrinter), som kan udgøre en betydelig trussel mod tyndfilmaflejring. Disse gasser kolliderer med fordampede filmmolekyler, hvilket forkorter deres gennemsnitlige frie vej; de kolliderer med og reagerer med overfladen af filmen, der dannes; de sætter sig ind i den allerede dannede film og udhuler den gradvist; de reagerer med fordampningskilden ved høje temperaturer, hvilket reducerer dens levetid; og de danner et oxidlag på overfladen af den fordampede film, hvilket forstyrrer aflejringsprocessen.
Derfor erfordampningsvakuumbelægningsmaskineskal være i vakuumtilstand for at belægge filmlaget, så filmlaget bliver fast og fri for forurenende stoffer.
