L'energia degli atomi sputati varia tipicamente da decine a centinaia di elettronvolt.
L'energia cinetica media di questi atomi è spesso di circa 600 eV.
Questa energia viene impartita agli atomi quando vengono espulsi da un materiale bersaglio a causa dell'impatto di ioni ad alta energia.
Il processo di sputtering comporta il trasferimento della quantità di moto dagli ioni incidenti agli atomi del bersaglio, con conseguente espulsione.
5 intuizioni chiave sull'energia degli atomi sputati
1. Meccanismo di trasferimento dell'energia
Lo sputtering si verifica quando gli ioni collidono con la superficie di un materiale bersaglio.
Questi ioni hanno in genere energie che vanno da alcune centinaia di volt a diversi kilovolt.
Il trasferimento di energia dallo ione all'atomo bersaglio deve superare l'energia di legame dell'atomo di superficie perché si verifichi lo sputtering.
Questa energia di legame è solitamente dell'ordine di alcuni elettronvolt.
Una volta raggiunta la soglia energetica, gli atomi bersaglio acquisiscono un'energia sufficiente per superare il loro legame con la superficie e vengono espulsi.
2. Distribuzione dell'energia degli atomi polverizzati
L'energia cinetica degli atomi polverizzati non è uniforme.
Essi presentano un'ampia distribuzione di energia, che spesso si estende fino a decine di elettronvolt.
Questa distribuzione è influenzata da diversi fattori, tra cui l'energia, l'angolo e il tipo di ione in ingresso, nonché la natura del materiale bersaglio.
La distribuzione dell'energia può variare da impatti balistici ad alta energia a movimenti termalizzati a bassa energia, a seconda delle condizioni e della pressione del gas di fondo.
3. Influenza dei parametri di processo
L'efficienza dello sputtering e l'energia degli atomi sputati sono influenzate in modo significativo da vari parametri, come l'angolo di incidenza degli ioni, l'energia degli ioni, le masse degli ioni e degli atomi bersaglio, l'energia di legame tra gli atomi bersaglio e la presenza di un campo magnetico o di specifici design del catodo nei sistemi di sputtering magnetronico.
Ad esempio, gli ioni più pesanti o quelli con un'energia più elevata comportano in genere un maggiore trasferimento di energia agli atomi bersaglio, con conseguenti energie cinetiche più elevate degli atomi polverizzati.
4. Sputtering preferenziale
Nei target multicomponente, può verificarsi uno sputtering preferenziale in cui un componente viene spruzzato in modo più efficiente rispetto agli altri a causa di differenze nelle energie di legame o degli effetti di massa.
Questo può portare a cambiamenti nella composizione superficiale del bersaglio nel tempo, influenzando l'energia e la composizione del materiale spruzzato.
5. Applicazioni e controllo
Il controllo dei parametri di sputtering consente una precisa manipolazione delle proprietà dei film depositati, rendendo la deposizione sputter una tecnica versatile nella scienza dei materiali.
Anche la scelta del gas di sputtering (ad esempio, gas inerti come argon, neon, kripton o xenon) e dei gas reattivi gioca un ruolo fondamentale nel determinare l'energia e le caratteristiche degli atomi sputati.
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