Il plasma si forma nello sputtering attraverso un processo chiamato ionizzazione del gas.
Ciò comporta la creazione di un ambiente gassoso a bassa pressione all'interno di una camera a vuoto.
Un gas come l'argon viene introdotto nella camera.
Al gas viene poi applicata un'alta tensione.
In questo modo gli atomi vengono ionizzati e si crea un plasma.
5 fasi chiave spiegate: Come si forma il plasma nello sputtering
1. Camera a vuoto e introduzione del gas
Il processo inizia con l'evacuazione di una camera per creare il vuoto.
Questa operazione è fondamentale perché riduce il numero di molecole d'aria e di altri contaminanti.
Una volta raggiunto il livello di vuoto desiderato, viene introdotto nella camera un gas nobile, in genere argon.
La pressione del gas viene mantenuta a un livello tale da supportare la ionizzazione, di solito non superiore a 0,1 Torr.
2. Ionizzazione del gas
Dopo l'introduzione del gas argon, al gas viene applicata un'alta tensione, in corrente continua o in radiofrequenza.
Questa tensione è sufficiente a ionizzare gli atomi di argon.
Essa elimina gli elettroni e crea ioni di argon con carica positiva ed elettroni liberi.
Il potenziale di ionizzazione dell'argon è di circa 15,8 elettronvolt (eV).
Si tratta dell'energia necessaria per rimuovere un elettrone da un atomo.
L'applicazione di tensione in presenza del gas facilita la formazione di un plasma.
3. Formazione del plasma
Il gas ionizzato, ora plasma, contiene una miscela di atomi di gas neutri, ioni, elettroni e fotoni.
Questo plasma si trova in uno stato di quasi equilibrio grazie alle interazioni dinamiche tra queste particelle.
Il plasma è sostenuto dall'applicazione continua di tensione.
In questo modo si mantiene il processo di ionizzazione e si mantiene attivo il plasma.
4. Interazione con il materiale bersaglio
Il plasma viene posizionato vicino a un materiale bersaglio, in genere un metallo o una ceramica.
Gli ioni di argon ad alta energia presenti nel plasma vengono accelerati verso il materiale target grazie al campo elettrico.
Quando questi ioni entrano in collisione con il bersaglio, trasferiscono la loro energia.
Questo fa sì che gli atomi del bersaglio vengano espulsi o "sputati" nella fase gassosa.
Queste particelle espulse viaggiano e si depositano su un substrato, formando un film sottile.
5. Controllo e potenziamento del plasma
La qualità e la velocità dello sputtering possono essere controllate regolando parametri quali la pressione del gas, la tensione e la posizione del substrato.
Tecniche come la scarica a bagliore e l'uso di elettroni secondari possono migliorare la ionizzazione del plasma.
Questo porta a tassi di sputtering più efficienti.
In sintesi, il plasma nello sputtering si forma ionizzando un gas come l'argon in una camera a vuoto con una tensione elevata.
In questo modo si crea un plasma che interagisce con un materiale bersaglio per espellere e depositare particelle su un substrato.
Questo processo è fondamentale per la deposizione di film sottili in varie applicazioni industriali.
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