Il magnetron sputtering pulsato ad alta potenza (HiPIMS) è una tecnica che prevede l'applicazione di una tensione di picco elevata in brevi impulsi. Questi impulsi sono in genere molto brevi, con una durata compresa tra 50 e 200 microsecondi. La frequenza degli impulsi è di circa 500 Hz. Il duty cycle, ovvero il rapporto tra il tempo di "accensione" e il tempo di "spegnimento", è solitamente inferiore al 10%. Ciò significa che il sistema trascorre la maggior parte del tempo nello stato "off".
4 fattori chiave spiegati
1. Alta tensione di picco
La tensione applicata in HiPIMS è caratterizzata da alti valori di picco. Questa tensione elevata è essenziale per ottenere le alte densità di potenza necessarie per uno sputtering efficiente. La tensione esatta può variare a seconda della configurazione specifica e dei materiali coinvolti. Tuttavia, in genere rientra in un intervallo compreso tra 100V e 3kV.
2. Durata breve degli impulsi
Gli impulsi in HiPIMS sono molto brevi, in genere tra i 50 e i 200 microsecondi. Questa breve durata consente di concentrare l'energia in un breve periodo. Ciò aumenta la ionizzazione delle particelle polverizzate e porta a un grado di ionizzazione più elevato rispetto allo sputtering continuo in corrente continua. Questo elevato grado di ionizzazione è vantaggioso per migliorare la qualità e l'adesione del film.
3. Bassa frequenza e ciclo di lavoro
La frequenza degli impulsi in HiPIMS è relativamente bassa, circa 500 Hz, e il duty cycle è inferiore al 10%. Un basso ciclo di lavoro significa che il sistema trascorre la maggior parte del tempo nello stato "off". Ciò consente il raffreddamento e la stabilizzazione tra gli impulsi. Questo funzionamento intermittente aiuta a controllare la temperatura e a prevenire danni termici al target e al substrato.
4. Modalità operative
A seconda della durata e della frequenza degli impulsi, il sistema HiPIMS può funzionare in modalità tensione o in modalità corrente. In modalità tensione, tipica degli impulsi più brevi e delle frequenze più elevate, l'attenzione si concentra sulle rapide variazioni di tensione per accelerare gli ioni. In modalità corrente, più comune con impulsi più lunghi e frequenze più basse, il sistema mantiene una corrente costante per sostenere il processo di sputtering.
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