Lo sputtering al plasma è un processo utilizzato nella deposizione fisica di vapore (PVD) per depositare film sottili su un substrato. Comporta l'espulsione di atomi dalla superficie di un materiale bersaglio quando vengono colpiti da particelle ad alta energia, in genere ioni provenienti da un plasma. Ecco una spiegazione dettagliata del funzionamento dello sputtering al plasma:
Formazione del plasma:
Il processo inizia con l'introduzione di un gas nobile, solitamente argon, in una camera a vuoto. La pressione all'interno della camera viene mantenuta a un livello specifico, in genere fino a 0,1 Torr. Una sorgente di energia a corrente continua o a radiofrequenza viene quindi utilizzata per ionizzare il gas argon, creando un plasma. Questo plasma contiene ioni di argon ed elettroni liberi, che sono quasi in equilibrio.Bombardamento ionico:
Nell'ambiente del plasma, gli ioni di argon vengono accelerati verso il materiale bersaglio (catodo) grazie all'applicazione di una tensione. Il bersaglio è il materiale da cui devono essere sputati gli atomi. Quando questi ioni colpiscono il bersaglio, trasferiscono la loro energia agli atomi del bersaglio, facendo sì che alcuni di essi vengano espulsi dalla superficie. Questo processo è noto come sputtering.
Velocità di sputtering:
La velocità con cui gli atomi vengono espulsi dal bersaglio è influenzata da diversi fattori, tra cui la resa di sputtering, il peso molare del bersaglio, la densità del materiale e la densità della corrente ionica. La velocità di sputtering può essere rappresentata matematicamente come:[ \text{Tasso di sputtering} = \frac{MSj}{pN_Ae} ]
dove ( M ) è il peso molare del target, ( S ) è la resa di sputtering, ( j ) è la densità di corrente ionica, ( p ) è la densità del materiale, ( N_A ) è il numero di Avogadro e ( e ) è la carica di un elettrone.Deposizione di film sottili:
Gli atomi espulsi dal bersaglio attraversano il plasma e alla fine si depositano su un substrato, formando un film sottile. Questo processo di deposizione è fondamentale per le applicazioni che richiedono rivestimenti precisi e di alta qualità, come nei display a LED, nei filtri ottici e nell'ottica di precisione.
Magnetron Sputtering:
