Lo sputtering è un processo complesso che coinvolge la distribuzione energetica degli atomi sputati e il loro trasporto dal bersaglio al substrato.
Gli atomi sputati hanno in genere energie che vanno fino a diverse decine di elettronvolt (eV).
Questa energia è equivalente a temperature di 100.000 K.
Questi atomi ad alta energia viaggiano in modo balistico dal bersaglio in linee rette.
Colpiscono i substrati o la camera a vuoto con un'energia significativa.
Questo può portare al resputtering, in cui il materiale impattato viene espulso nuovamente.
4 fattori chiave spiegati
1. Pressione del gas ed energia dell'atomo
A pressioni di gas più elevate, gli atomi polverizzati possono entrare in collisione con gli atomi del gas.
Queste collisioni agiscono come moderatori, facendo perdere energia agli atomi.
Gli atomi passano a un moto diffusivo, che comporta una camminata casuale.
Alla fine, gli atomi si condensano sui substrati o sulle pareti della camera a vuoto.
La transizione dal moto balistico a quello diffusivo è influenzata dalla pressione del gas di fondo.
Ciò consente di accedere a un'ampia gamma di stati energetici durante il processo di sputtering.
2. Scelta del gas di sputtering
I gas inerti come l'argon sono comunemente utilizzati per la loro stabilità chimica.
Per lo sputtering di elementi leggeri si usa talvolta il neon.
Per gli elementi più pesanti, si può scegliere il kripton o lo xenon per adattarsi meglio alla massa del bersaglio e migliorare il trasferimento di quantità di moto.
Per lo sputtering di composti si possono utilizzare gas reattivi.
In questo modo, le reazioni chimiche possono avvenire sulla superficie del bersaglio, in volo o sul substrato, a seconda dei parametri del processo.
3. Parametri controllabili
La complessità della deposizione sputter comporta molti parametri controllabili.
Ciò consente un elevato grado di controllo sulla crescita e sulla microstruttura del film depositato.
Lo sputtering è un metodo versatile e preciso per depositare film sottili da un'ampia varietà di materiali.
Può essere utilizzato su substrati di diverse forme e dimensioni.
4. Spettro di energia e controllo
Il campo di applicazione dello sputtering comprende uno spettro che va dagli impatti balistici ad alta energia al movimento termalizzato a bassa energia.
Questo intervallo è controllato da fattori quali la pressione del gas, la scelta del gas di sputtering e i parametri di processo.
Ciò consente un controllo preciso del processo di deposizione.
Lo sputtering è uno strumento prezioso nella scienza e nella tecnologia dei materiali.
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