La velocità di sputtering dipende da diversi fattori, tra cui l'energia degli ioni incidenti, le masse degli ioni e degli atomi del bersaglio, l'energia di legame degli atomi nel solido, la resa di sputtering, il peso molare del bersaglio, la densità del materiale e la densità di corrente ionica.
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Energia degli ioni incidenti: L'energia degli ioni che colpiscono la superficie del bersaglio è fondamentale perché determina la quantità di materiale che può essere espulsa. Gli ioni a più alta energia possono spostare gli atomi dalla superficie del bersaglio in modo più efficace, portando a un tasso di sputtering più elevato.
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Masse degli ioni e degli atomi del bersaglio: La massa degli ioni incidenti rispetto alla massa degli atomi del bersaglio influisce sulla velocità di sputtering. Gli ioni più pesanti possono trasferire più energia agli atomi bersaglio al momento dell'impatto, aumentando la probabilità di espulsione. Allo stesso modo, se gli atomi bersaglio sono più pesanti, è meno probabile che vengano spostati, a meno che gli ioni impattanti non siano anch'essi pesanti ed energetici.
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Energia di legame degli atomi nel solido: L'energia di legame degli atomi nel materiale bersaglio influenza la facilità con cui possono essere espulsi. Le energie di legame più elevate richiedono più energia per dislocare gli atomi, il che può ridurre la velocità di sputtering, a meno che gli ioni incidenti non abbiano un'energia sufficiente per superare questo legame.
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Rendimento dello sputtering: È il numero di atomi del bersaglio espulsi per ogni ione incidente e influisce direttamente sulla velocità di sputtering. Un rendimento di sputtering più elevato significa che vengono espulsi più atomi per ogni impatto ionico, con conseguente velocità di sputtering.
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Peso molare del target (M): Il peso molare del materiale del target è incluso nell'equazione della velocità di sputtering, a indicare la sua importanza nel determinare la velocità di rimozione del materiale dal target.
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Densità del materiale (p): La densità del materiale bersaglio influisce sulla velocità di sputtering, in quanto i materiali più densi hanno un maggior numero di atomi per unità di superficie, portando potenzialmente a una maggiore velocità di espulsione degli atomi.
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Densità di corrente ionica (j): La densità di corrente ionica, ovvero il numero di ioni che colpiscono il bersaglio per unità di area e per unità di tempo, influenza in modo significativo la velocità di sputtering. Densità di corrente ionica più elevate comportano impatti ionici più frequenti, che possono aumentare la velocità di sputtering.
Questi fattori sono rappresentati matematicamente nell'equazione della velocità di sputtering: Velocità di sputtering = (MSj)/(pNAe), dove NA è il numero di Avogadro ed e è la carica degli elettroni. Questa equazione mostra l'interdipendenza di questi fattori nel determinare la velocità di sputtering complessiva.
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