Il magnetron sputtering è una tecnica di deposizione fisica da vapore (PVD) che utilizza un campo magnetico per aumentare la ionizzazione di un materiale target, portando alla deposizione di film sottili su un substrato. Il meccanismo prevede diverse fasi chiave:
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Introduzione del gas e formazione del plasma: Un gas inerte, tipicamente argon, viene introdotto in una camera ad alto vuoto. Il magnetron, posizionato vicino al materiale target, genera un campo magnetico che confina gli elettroni vicino alla superficie del target. Questo confinamento aumenta la probabilità di collisioni tra elettroni e atomi di argon, portando alla formazione di un plasma composto da ioni di argon ed elettroni liberi.
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Ionizzazione e sputtering: Un'alta tensione negativa viene applicata tra il bersaglio (catodo) e l'anodo, ionizzando il gas argon e creando un plasma. Gli ioni di argon, caricati positivamente, vengono accelerati verso il materiale bersaglio, caricato negativamente, grazie al campo elettrico. Quando questi ioni ad alta energia entrano in collisione con il bersaglio, provocano l'espulsione o la "polverizzazione" degli atomi dalla superficie del bersaglio nell'ambiente del vuoto.
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Deposizione su substrato: Gli atomi espulsi dal materiale bersaglio attraversano il vuoto e si depositano sulla superficie del substrato, formando un film sottile. Questo processo è controllato per garantire una deposizione uniforme e precisa, rendendo il magnetron sputtering adatto a varie applicazioni, tra cui la creazione di rivestimenti metallici o isolanti per scopi ottici ed elettrici.
L'uso di un campo magnetico nello sputtering magnetronico è fondamentale perché aumenta la densità del plasma vicino alla superficie del bersaglio, migliorando la velocità e l'efficienza dello sputtering. Ciò si ottiene intrappolando gli elettroni in uno "specchio magnetico" vicino al bersaglio, che aumenta la loro lunghezza di percorso e la probabilità di ionizzare più atomi di argon. Questo meccanismo non solo migliora la velocità di deposizione, ma consente anche di lavorare a temperature più basse, rendendolo adatto a un'ampia gamma di materiali e applicazioni.
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