El plasma se crea en el proceso de pulverización catódica principalmente mediante ionización gaseosa.
Este método implica varios pasos y condiciones clave.
He aquí un desglose detallado:
1. 1. Introducción del gas y control de la presión
El proceso comienza con la introducción de un gas noble, normalmente argón, en una cámara de vacío.
La presión dentro de la cámara se controla cuidadosamente, alcanzando normalmente un máximo de 0,1 Torr.
Este entorno de baja presión es crucial para el posterior proceso de ionización.
2. Aplicación de alta tensión
Una vez alcanzada la presión deseada, se aplica un alto voltaje al gas.
Este voltaje puede ser de CC (corriente continua) o de RF (radiofrecuencia).
Es necesario para ionizar los átomos de argón.
El potencial de ionización del argón es de unos 15,8 electronvoltios (eV).
La tensión aplicada debe superar este valor para iniciar la ionización.
3. Formación de plasma
La tensión aplicada hace que los átomos de argón pierdan electrones, transformándose en iones con carga positiva.
Este proceso de ionización crea un plasma.
Un plasma es un estado de la materia en el que los electrones están disociados de sus núcleos.
El plasma así formado contiene una mezcla de iones de argón, electrones y algunos átomos neutros.
4. Interacción con el material objetivo
El plasma se genera en las proximidades de un material objetivo, normalmente un metal o una cerámica, que se va a pulverizar.
El blanco se coloca cerca de un imán.
Cuando el plasma está activo, los iones de argón son acelerados hacia el blanco debido al campo eléctrico.
Estos iones de alta energía colisionan con la superficie del blanco, desprendiendo átomos del mismo.
Pulverización catódica y revestimiento
Los átomos desprendidos del blanco son expulsados a la fase gaseosa y pueden depositarse sobre un sustrato cercano, formando una película delgada.
Este proceso se conoce como pulverización catódica.
La velocidad de pulverización 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.
Técnicas de mejora
Para mejorar el proceso de sputtering, pueden emplearse técnicas como el sputtering tripolar.
Este método utiliza una descarga de arco de hilo caliente para mejorar la descarga luminiscente.
Sin embargo, estos métodos pueden ser difíciles de aplicar para un recubrimiento uniforme en grandes áreas y no se utilizan habitualmente en la industria.
En resumen, el plasma en el sputtering se crea ionizando un gas noble como el argón bajo condiciones controladas de baja presión utilizando un alto voltaje.
A continuación, este plasma interactúa con un material objetivo para expulsar átomos que pueden depositarse como una película fina sobre un sustrato.
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