La deposizione per sputtering è più lenta di quella per evaporazione soprattutto a causa delle differenze nei meccanismi e nei livelli di energia coinvolti in ciascun processo.
Lo sputtering comporta un processo più complesso con particelle ad alta energia, che porta a un tasso di deposizione più lento rispetto al processo di evaporazione più semplice e diretto.
4 ragioni principali per cui la deposizione sputter è più lenta
1. Meccanismo di deposizione
Sputtering: Questo processo comporta l'espulsione di atomi da un materiale solido di destinazione a causa del bombardamento di particelle energetiche (tipicamente ioni).
Le particelle ad alta energia sono generate da scariche luminose in un gas come l'argon.
La complessità delle interazioni nello sputtering, spesso paragonata alla cinetica di una palla da biliardo in tre dimensioni, contribuisce a rallentare la velocità di deposizione.
Il processo è più controllato e preciso, il che può rallentare la deposizione complessiva.
Evaporazione: L'evaporazione, invece, consiste nel riscaldare un materiale di partenza fino al suo punto di ebollizione, facendolo vaporizzare e quindi condensare su un substrato.
Questo processo è più semplice e diretto e consente tassi di deposizione più elevati.
2. Livelli di energia
Sputtering: Le specie depositate nello sputtering hanno energie più elevate (1-100 eV) grazie al bombardamento ionico, che può migliorare l'adesione e la qualità del film, ma richiede anche più tempo perché ogni atomo sia depositato in modo efficace.
Evaporazione: Le specie evaporate hanno energie più basse (0,1-0,5 eV), il che consente una deposizione più rapida in quanto gli atomi non devono essere posizionati con la stessa precisione o avere uno stato energetico così elevato per aderire al substrato.
3. Velocità e controllo della deposizione
Sputtering: Sebbene lo sputtering possa raggiungere tassi di deposizione elevati, in genere opera a tassi inferiori rispetto all'evaporazione, soprattutto per materiali diversi dai metalli puri.
Inoltre, lo sputtering non consente un controllo altrettanto accurato dello spessore del film, che può influire sulla velocità di deposizione complessiva e sull'uniformità.
Evaporazione: L'evaporazione offre tassi di deposizione più elevati (fino a 750.000 A min^1) ed è più adatta alla produzione di grandi volumi grazie alla sua semplicità e alla natura diretta del processo di deposizione.
4. Complessità e costi
Sputtering: L'attrezzatura e l'allestimento per lo sputtering sono più complessi e costosi, il che può anche contribuire ai tassi di deposizione più lenti, poiché il processo richiede un controllo e una gestione più precisi delle variabili.
Evaporazione: I sistemi di evaporazione sono generalmente meno complessi ed economicamente più vantaggiosi, e consentono processi di deposizione più rapidi e semplici.
In sintesi, il tasso di deposizione più lento nello sputtering è dovuto al complesso meccanismo che coinvolge particelle ad alta energia, che pur migliorando la qualità e l'uniformità del film, rallenta intrinsecamente il processo rispetto al più semplice e diretto processo di evaporazione.
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