La resa di sputtering di un bersaglio è il numero medio di atomi espulsi dal bersaglio per ogni ione incidente.
Questa resa dipende da diversi fattori, tra cui l'energia cinetica e la massa degli ioni, la massa degli atomi del target, l'energia di legame degli atomi della superficie, l'angolo di incidenza degli ioni e l'energia con cui gli ioni colpiscono il target.
4 Fattori chiave che influenzano la resa dello sputtering
1. Energia cinetica e massa degli ioni
La resa di sputtering aumenta con l'energia e la massa degli ioni incidenti.
Esiste una soglia minima di energia (in genere 30-50 eV) necessaria per espellere un atomo dal bersaglio.
Al di sopra di questa soglia, il rendimento inizialmente aumenta rapidamente, ma poi si appiattisce all'aumentare dell'energia degli ioni, perché gli ioni a più alta energia depositano la loro energia più in profondità nel bersaglio, riducendo l'efficacia in superficie.
2. Massa degli atomi del bersaglio
Il rapporto tra le masse dello ione e dell'atomo bersaglio influenza il trasferimento di quantità di moto.
Per gli atomi bersaglio leggeri, il rendimento massimo si ottiene quando la massa del bersaglio e dello ione sono approssimativamente uguali.
Tuttavia, all'aumentare della massa degli atomi bersaglio, il rapporto di massa ottimale si sposta verso ioni di massa superiore.
3. Energia di legame degli atomi di superficie
Anche l'energia di legame tra gli atomi del materiale bersaglio svolge un ruolo cruciale.
Energie di legame più elevate richiedono più energia per dislocare gli atomi, influenzando così la resa dello sputtering.
4. Angolo di incidenza
L'angolo con cui gli ioni colpiscono la superficie del materiale bersaglio può influenzare in modo significativo la resa dello sputtering.
In genere, gli angoli più ripidi possono aumentare la resa grazie al trasferimento più diretto di energia agli atomi della superficie.
Altri fattori
Altri fattori, come la presenza di un campo magnetico (nello sputtering magnetronico), la pressione del gas di plasma e la tecnica di sputtering specifica (ad esempio, fascio ionico, sputtering reattivo) possono influenzare la resa dello sputtering.
Resa dello sputtering nella pratica
Nelle applicazioni pratiche, come la deposizione per sputtering, la resa di sputtering è fondamentale in quanto influenza direttamente la velocità di deposizione.
La resa può variare notevolmente a seconda del materiale target e delle condizioni del processo di sputtering.
Ad esempio, con un'energia ionica di 600 eV, materiali diversi presenteranno rese di sputtering diverse, influenzate dai fattori sopra menzionati.
Conclusione
La resa di sputtering è un parametro complesso determinato dall'interazione degli ioni incidenti con il materiale bersaglio.
La comprensione e il controllo di queste interazioni sono essenziali per ottimizzare i processi di sputtering in varie applicazioni industriali e di ricerca.
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