Il magnetron sputtering DC è una tecnica di deposizione fisica da vapore (PVD) utilizzata per depositare film sottili su substrati. Il processo prevede diverse fasi e componenti chiave:
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Setup della camera a vuoto: Il materiale target (la sostanza da rivestire) viene posto in una camera a vuoto parallela al substrato (l'oggetto da rivestire). La camera viene prima evacuata per rimuovere gas e impurità, quindi riempita con un gas inerte di elevata purezza, in genere argon.
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Applicazione della corrente elettrica: Una corrente elettrica continua, in genere compresa tra -2 e -5 kV, viene applicata al materiale bersaglio, che funge da catodo. In questo modo si crea una polarizzazione negativa sul bersaglio. Contemporaneamente, una carica positiva viene applicata al substrato, che diventa l'anodo.
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Creazione del plasma e sputtering: Il campo elettrico applicato ionizza il gas argon, creando un plasma. Questo plasma contiene ioni di argon caricati positivamente. Sotto l'influenza del campo elettrico, questi ioni vengono accelerati verso il bersaglio con carica negativa. Al momento dell'impatto, essi staccano gli atomi dal materiale bersaglio in un processo chiamato sputtering.
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Deposizione di film sottili: Gli atomi del bersaglio espulsi viaggiano in una distribuzione in linea d'aria e si condensano sulla superficie del substrato, formando un film sottile.
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Ruolo del campo magnetico: Nel magnetron sputtering, un forte campo magnetico viene introdotto vicino al bersaglio. Questo campo magnetico fa sì che gli elettroni nel plasma si muovano a spirale lungo le linee di flusso magnetico, confinando il plasma vicino al bersaglio. Questo confinamento aumenta la ionizzazione del gas e la velocità di sputtering, poiché gli elettroni non raggiungono il substrato e rimangono vicino al bersaglio, aumentando la densità del plasma.
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Vantaggi e applicazioni: Lo sputtering magnetronico in corrente continua è favorito dalle elevate velocità di deposizione e dalla capacità di rivestire grandi substrati con metalli puri come ferro, rame e nichel. È relativamente facile da controllare e conveniente, il che lo rende adatto a varie applicazioni industriali.
Questo processo è un metodo fondamentale nella produzione di vari componenti elettronici e ottici, in quanto fornisce rivestimenti precisi ed efficienti.
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