La formación de plasma en el sputtering se produce mediante la ionización de un gas de sputtering, normalmente un gas inerte como el argón o el xenón. Este proceso es crucial para el inicio del proceso de pulverización catódica, que es un método utilizado en el depósito físico en fase vapor (PVD) para depositar películas finas sobre un sustrato.
Resumen de la formación de plasma en el sputtering:
El plasma se crea aplicando un alto voltaje a través de un gas a baja presión (normalmente argón) dentro de una cámara de vacío. Este voltaje ioniza el gas, formando un plasma que emite una descarga brillante, a menudo visible como un halo de colores. El plasma está formado por electrones e iones de gas, que se aceleran hacia el material objetivo debido a la tensión aplicada.
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Explicación detallada:
- Preparación de la cámara de vacío:
- La cámara de deposición se evacua primero a una presión muy baja, normalmente alrededor de 10^-6 torr, para minimizar la contaminación por gases residuales.
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Una vez alcanzado el vacío deseado, se introduce en la cámara el gas de pulverización catódica, como el argón.
- Aplicación de tensión:
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Se aplica un voltaje entre dos electrodos de la cámara. Este voltaje es crítico para iniciar el proceso de ionización.
- Ionización y formación de plasma:
- La tensión aplicada ioniza el gas de pulverización catódica, creando una descarga luminosa. En este estado, los electrones libres colisionan con los átomos del gas, haciendo que pierdan electrones y se conviertan en iones cargados positivamente.
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Este proceso de ionización transforma el gas en un plasma, un estado de la materia en el que los electrones se disocian de sus átomos.
- Aceleración de los iones:
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Los iones positivos del gas de sputtering son acelerados hacia el cátodo (el electrodo cargado negativamente) debido al campo eléctrico creado por la tensión aplicada.
- Bombardeo y pulverización catódica:
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Los iones acelerados chocan con el material objetivo, transfiriendo su energía y provocando la expulsión de átomos del objetivo. Estos átomos expulsados se desplazan y depositan sobre el sustrato, formando una fina película.
- Velocidad de sputtering:
La velocidad a la que se pulveriza el material del blanco depende de varios factores, como el rendimiento de pulverización, el peso molar del material del blanco, su densidad y la densidad de la corriente de iones.
Este proceso es fundamental en varias técnicas de pulverización catódica, como la pulverización catódica por haz de iones, por diodos y por magnetrón, siendo la pulverización catódica por magnetrón especialmente eficaz debido al uso de un campo magnético para mejorar la ionización y el confinamiento del plasma alrededor del blanco.
