La formazione del plasma nello sputtering avviene attraverso la ionizzazione di un gas di sputtering, in genere un gas inerte come l'argon o lo xenon. Questo processo è fondamentale per l'avvio del processo di sputtering, che è un metodo utilizzato nella Physical Vapor Deposition (PVD) per depositare film sottili su un substrato.
Sintesi della formazione del plasma nello sputtering:
Il plasma viene creato applicando un'alta tensione a un gas a bassa pressione (di solito argon) all'interno di una camera a vuoto. Questa tensione ionizza il gas, formando un plasma che emette una scarica luminosa, spesso visibile come un alone colorato. Il plasma è costituito da elettroni e ioni di gas, che vengono accelerati verso il materiale bersaglio grazie alla tensione applicata.
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Spiegazione dettagliata:
- Preparazione della camera a vuoto:
- La camera di deposizione viene prima evacuata a una pressione molto bassa, in genere intorno a 10^-6 torr, per ridurre al minimo la contaminazione da gas residui.
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Dopo aver raggiunto il vuoto desiderato, il gas di sputtering, come l'argon, viene introdotto nella camera.
- Applicazione della tensione:
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Una tensione viene applicata tra due elettrodi nella camera. Questa tensione è fondamentale per avviare il processo di ionizzazione.
- Ionizzazione e formazione del plasma:
- La tensione applicata ionizza il gas di sputtering, creando una scarica a bagliore. In questo stato, gli elettroni liberi si scontrano con gli atomi del gas, facendogli perdere elettroni e trasformandoli in ioni con carica positiva.
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Questo processo di ionizzazione trasforma il gas in un plasma, uno stato della materia in cui gli elettroni sono dissociati dai loro atomi.
- Accelerazione degli ioni:
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Gli ioni positivi del gas di sputtering vengono quindi accelerati verso il catodo (l'elettrodo con carica negativa) grazie al campo elettrico creato dalla tensione applicata.
- Bombardamento e sputtering:
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Gli ioni accelerati entrano in collisione con il materiale bersaglio, trasferendo la loro energia e provocando l'espulsione degli atomi dal bersaglio. Questi atomi espulsi viaggiano e si depositano sul substrato, formando un film sottile.
- Velocità di sputtering:
La velocità con cui il materiale viene spruzzato dal bersaglio dipende da diversi fattori, tra cui la resa di sputtering, il peso molare del materiale bersaglio, la sua densità e la densità di corrente ionica.
Questo processo è fondamentale in diverse tecniche di sputtering, tra cui il fascio ionico, il diodo e il magnetron sputtering, particolarmente efficace grazie all'uso di un campo magnetico per migliorare la ionizzazione e il confinamento del plasma intorno al bersaglio.
