El sputtering con magnetrón es una técnica de revestimiento basada en plasma en la que se utiliza un plasma confinado magnéticamente para expulsar átomos de un material objetivo, que luego se depositan sobre un sustrato para formar una fina película. Este proceso es especialmente eficaz para crear revestimientos metálicos o aislantes para aplicaciones ópticas y eléctricas.
Resumen del proceso:
- Creación de plasma: Se introduce un gas inerte, normalmente argón, en una cámara donde conjuntos de imanes generan un campo magnético sobre un material objetivo. Se aplica un alto voltaje, creando un plasma cerca del campo magnético del objetivo. Este plasma está formado por átomos de gas argón, iones de argón y electrones libres.
- Ionización y pulverización catódica: Los electrones del plasma colisionan con los átomos de argón, creando iones cargados positivamente. Estos iones son atraídos hacia el objetivo cargado negativamente, donde colisionan y expulsan átomos del material objetivo.
- Deposición de película fina: Los átomos expulsados del material objetivo se depositan sobre la superficie de un sustrato, formando una película delgada.
Explicación detallada:
- Instalación de pulverización catódica por magnetrón: El sistema suele consistir en una cámara llena de un gas inerte, normalmente argón. En el interior de esta cámara, se coloca un material objetivo donde se sitúan estratégicamente unos imanes para crear un campo magnético. Este campo es crucial ya que confina el plasma cerca de la superficie del blanco, mejorando la eficiencia del proceso de sputtering.
- Formación del plasma: Cuando se aplica un alto voltaje, se ioniza el gas argón, creando un plasma. Este plasma es rico en iones de argón y electrones libres. Los electrones, bajo la influencia del campo eléctrico, se mueven rápidamente y colisionan con los átomos de argón, ionizándolos y creando más iones de argón y electrones secundarios.
- Mecanismo de pulverización catódica: Los iones de argón cargados positivamente son acelerados hacia el material objetivo cargado negativamente por el campo eléctrico. Al impactar, estos iones desprenden átomos del blanco en un proceso conocido como sputtering. La energía de los iones que impactan debe ser suficiente para superar la energía de enlace de los átomos del blanco.
- Deposición de la película: Los átomos del blanco expulsados se desplazan en una trayectoria en línea recta y se condensan en la superficie de un sustrato cercano. Esta deposición forma una película delgada, cuyo espesor y uniformidad pueden controlarse ajustando los parámetros de sputtering, como la presión del gas, el voltaje y la duración del proceso de sputtering.
Aplicaciones y variaciones:
El sputtering por magnetrón es versátil y puede funcionar con diferentes fuentes de energía, como corriente continua (CC), corriente alterna (CA) y radiofrecuencia (RF). La configuración del sistema también puede variar, con configuraciones comunes que incluyen sistemas "en línea" en los que los sustratos se mueven en una cinta transportadora más allá del objetivo, y sistemas circulares para aplicaciones más pequeñas. Esta flexibilidad permite la deposición de una amplia gama de materiales y tipos de película, lo que lo hace adecuado para diversas aplicaciones industriales y de investigación.
