Il gas inerte comunemente utilizzato nello sputtering è l'argon. L'argon è preferito per l'elevata velocità di sputtering, la natura inerte, il prezzo basso e la disponibilità di gas puro.
Spiegazione dettagliata:
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Natura inerte: L'argon è un gas inerte, cioè non reagisce chimicamente con il materiale di destinazione. Questo aspetto è fondamentale nello sputtering perché il gas non deve alterare la composizione chimica del materiale da depositare. L'inerzia garantisce che il materiale spruzzato rimanga puro e mantenga le proprietà desiderate.
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Alta velocità di sputtering: L'argon ha un'elevata velocità di sputtering rispetto ad altri gas. Questa efficienza è dovuta alle sue proprietà atomiche, che consentono un efficace trasferimento di quantità di moto quando gli ioni collidono con il materiale bersaglio. L'elevata velocità di sputtering consente di depositare più materiale in un tempo più breve, aumentando l'efficienza del processo.
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Prezzo e disponibilità contenuti: L'argon è relativamente economico e ampiamente disponibile, il che lo rende una scelta conveniente per le applicazioni industriali e di ricerca. L'economicità e l'accessibilità dell'argon contribuiscono alla sua popolarità nei processi di sputtering.
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Uso nella formazione del plasma: Dopo aver stabilito il vuoto nella camera, viene introdotto l'argon per facilitare la formazione del plasma. Una tensione applicata al bersaglio e al substrato ionizza gli atomi di argon, creando un plasma. Questo plasma è essenziale per il processo di sputtering in quanto fornisce le particelle cariche (ioni) che bombardano il materiale bersaglio, facendogli espellere gli atomi che poi si depositano sul substrato.
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Variabilità nella selezione del gas: Mentre l'argon è la scelta più comune, vengono utilizzati anche altri gas inerti come il kripton e lo xenon, in particolare per lo sputtering di elementi più pesanti, dove il loro peso atomico più elevato è vantaggioso per il trasferimento di quantità di moto. Il neon è preferito per lo sputtering di elementi più leggeri grazie al suo peso atomico minore.
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Gas reattivi: È importante notare che i gas reattivi come l'ossigeno e l'azoto possono essere utilizzati insieme ai gas inerti come l'argon. Questi gas reattivi sono utilizzati per depositare film sottili di ossidi, nitruri e altri composti. L'uso di una miscela di gas inerti e reattivi consente di controllare la stechiometria e le proprietà del film depositato.
In sintesi, l'argon è il gas inerte preferito nello sputtering per la sua natura inerte, l'elevata velocità di sputtering, l'economicità e la disponibilità. Il suo utilizzo nella formazione del plasma e la compatibilità con i gas reattivi lo rendono versatile per diverse applicazioni di sputtering.
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