El pulverizado con plasma es un proceso utilizado en la deposición física de vapor (PVD) para depositar películas finas sobre un sustrato. Consiste en la expulsión de átomos de la superficie de un material objetivo al ser golpeados por partículas de alta energía, normalmente iones procedentes de un plasma. A continuación se explica en detalle cómo funciona el sputtering por plasma:
Formación del plasma:
El proceso comienza introduciendo un gas noble, normalmente argón, en una cámara de vacío. La presión dentro de la cámara se mantiene a un nivel específico, normalmente hasta 0,1 Torr. A continuación, se utiliza una fuente de corriente continua o de radiofrecuencia para ionizar el gas argón y crear un plasma. Este plasma contiene iones de argón y electrones libres, que están casi en equilibrio.Bombardeo iónico:
En el entorno del plasma, los iones de argón son acelerados hacia el material objetivo (cátodo) debido a la aplicación de un voltaje. El blanco es el material del que se van a pulverizar los átomos. Cuando estos iones golpean el blanco, transfieren su energía a los átomos del blanco, haciendo que algunos de ellos sean expulsados de la superficie. Este proceso se conoce como sputtering.
Velocidad de sputtering:
La velocidad de pulverización de los átomos del blanco depende de varios factores, como el rendimiento de pulverización, el peso molar del blanco, la densidad del material y la densidad de la corriente de iones. La velocidad de pulverización puede representarse matemáticamente como:[ \text{Tasa de sputtering} = \frac{MSj}{pN_Ae} ]
donde ( M ) es el peso molar del blanco, ( S ) es el rendimiento de sputtering, ( j ) es la densidad de corriente iónica, ( p ) es la densidad de material, ( N_A ) es el número de Avogadro, y ( e ) es la carga de un electrón.Deposición de películas finas:
Los átomos expulsados del blanco viajan a través del plasma y eventualmente se depositan sobre un sustrato, formando una película delgada. Este proceso de deposición es fundamental para aplicaciones que requieren revestimientos precisos y de alta calidad, como las pantallas LED, los filtros ópticos y la óptica de precisión.
Pulverización catódica por magnetrón:
