Lo sputtering è un processo di deposizione fisica da vapore (PVD) in cui gli atomi vengono espulsi da un materiale solido di destinazione grazie al bombardamento di particelle ad alta energia, in genere ioni. Questo processo viene utilizzato per depositare film sottili su un substrato, rendendolo una tecnica cruciale in vari settori per il rivestimento e la modifica dei materiali.
Meccanismo del processo di sputtering:
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Impostazione e inizializzazione:
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Il processo inizia in una camera a vuoto dove viene introdotto un gas controllato, solitamente argon. Il materiale target, che è la fonte degli atomi da depositare, è caricato negativamente e funge da catodo. Questa configurazione è necessaria per creare un ambiente di plasma.Creazione del plasma:
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Il catodo viene eccitato elettricamente, il che porta all'emissione di elettroni liberi. Questi elettroni si scontrano con gli atomi del gas argon, ionizzandoli in ioni di argon e altri elettroni liberi. Questo processo di ionizzazione sostiene il plasma, che è una miscela di particelle cariche.
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Bombardamento ionico:
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Gli ioni di argon, essendo carichi positivamente, vengono accelerati verso il bersaglio (catodo) carico negativamente grazie al campo elettrico. Quando questi ioni colpiscono la superficie del bersaglio, trasferiscono la loro energia cinetica agli atomi del bersaglio.Espulsione degli atomi:
- Se l'energia trasferita dagli ioni è sufficiente, supera l'energia di legame degli atomi bersaglio, provocandone l'espulsione dalla superficie. L'espulsione è dovuta al trasferimento di quantità di moto e alle successive collisioni all'interno del materiale bersaglio.Deposizione sul substrato:
- Gli atomi espulsi viaggiano in linea retta e si depositano su un substrato vicino, posto sul percorso delle particelle espulse. In questo modo si forma un film sottile del materiale target sul substrato.
- Fattori che influenzano lo sputtering:Energia degli ioni incidenti:
Gli ioni a più alta energia possono penetrare più in profondità nel materiale bersaglio, aumentando la probabilità di espulsione degli atomi.Massa degli ioni incidenti e degli atomi bersaglio:
La massa degli ioni e degli atomi bersaglio influisce sull'efficienza del trasferimento di quantità di moto.
