L'intervallo di energia dello sputtering parte tipicamente da una soglia di circa dieci-cento elettronvolt (eV) e può estendersi fino a diverse centinaia di eV, con un'energia media spesso di un ordine di grandezza superiore all'energia di legame superficiale.
Spiegazione dettagliata:
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Energia di soglia per lo sputtering:
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Lo sputtering si verifica quando uno ione trasferisce a un atomo bersaglio un'energia sufficiente a superare la sua energia di legame alla superficie. Questa soglia è tipicamente compresa tra 10 e 100 eV. Al di sotto di questa soglia, il trasferimento di energia è insufficiente per espellere gli atomi dal materiale bersaglio.Energia degli atomi espulsi:
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L'energia cinetica degli atomi polverizzati varia notevolmente, ma è generalmente superiore a decine di elettronvolt, spesso intorno ai 600 eV. Questa elevata energia è dovuta allo scambio di quantità di moto durante le collisioni ione-atomo. Circa l'1% degli ioni che colpiscono la superficie causano un re-sputtering, in cui gli atomi vengono espulsi verso il substrato.
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Resa dello sputtering e dipendenza dall'energia:
- Il rendimento dello sputtering, ovvero il numero medio di atomi espulsi per ogni ione incidente, dipende da diversi fattori, tra cui l'angolo di incidenza dello ione, l'energia dello ione, il peso atomico, l'energia di legame e le condizioni del plasma. La distribuzione energetica degli atomi sputati raggiunge un picco a circa metà dell'energia di legame della superficie, ma si estende a energie più elevate, con un'energia media spesso significativamente superiore alla soglia.
- Tipi di sputtering e livelli di energia:Sputtering a diodo in corrente continua:
- Utilizza una tensione continua di 500-1000 V, con ioni di argon che trasferiscono energia agli atomi bersaglio a energie comprese in questo intervallo.Sputtering a fascio di ioni:
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Implica energie più elevate, con un'energia media di sputtering di 10 eV, molto più alta delle energie termiche e tipica dell'evaporazione sotto vuoto.Sputtering elettronico:
Può coinvolgere energie molto elevate o ioni pesanti molto carichi, che portano ad alti rendimenti di sputtering, in particolare negli isolanti.
Applicazioni e requisiti energetici:
