El pulverizado iónico es un proceso en el que se expulsan átomos de una superficie sólida cuando ésta es bombardeada por átomos o moléculas ionizados y acelerados.
Este fenómeno se utiliza habitualmente en diversas aplicaciones, como la formación de películas finas sobre una superficie sólida, el recubrimiento de muestras y el grabado iónico.
¿Qué es el pulverizado iónico? 7 puntos clave que hay que entender
1. 1. El proceso de pulverización iónica
El proceso consiste en enfocar un haz de átomos o moléculas ionizados sobre un material objetivo, también conocido como cátodo.
El material objetivo se coloca dentro de una cámara de vacío llena de átomos de gas inerte.
El material objetivo se carga negativamente, lo que lo convierte en un cátodo y hace que fluyan electrones libres desde él.
Estos electrones libres chocan con los electrones que rodean a los átomos de gas, expulsándolos y convirtiéndolos en iones de alta energía cargados positivamente.
2. El papel de los iones cargados positivamente
Los iones cargados positivamente son atraídos hacia el cátodo.
Cuando chocan con el material objetivo a gran velocidad, desprenden partículas de tamaño atómico de la superficie del cátodo.
Estas partículas atraviesan la cámara de vacío y caen sobre un sustrato, creando una fina película de los iones expulsados.
3. Ventajas del pulverizado iónico
Una de las ventajas del pulverizado iónico es que permite obtener una película de alta densidad y calidad, ya que los iones poseen la misma direccionalidad y energía.
Este proceso se utiliza habitualmente en la producción de películas finas de alta calidad para diversas aplicaciones.
4. El sputtering como proceso físico
El sputtering es un proceso físico que consiste en la expulsión de átomos de un material objetivo en estado sólido a la fase gaseosa mediante el bombardeo del material con iones energéticos, normalmente iones de gases nobles.
Se suele utilizar como técnica de deposición en entornos de alto vacío, lo que se conoce como deposición por pulverización catódica.
Además, el sputtering se utiliza como método de limpieza para preparar superficies de gran pureza y como técnica analítica para analizar la composición química de las superficies.
5. El papel del plasma en el sputtering
El proceso de sputtering consiste en utilizar la energía de un plasma, que es un gas parcialmente ionizado, para bombardear la superficie de un material objetivo o cátodo.
Los iones del plasma son acelerados por un campo eléctrico hacia el blanco, provocando una serie de procesos de transferencia de momento entre los iones y el material blanco.
Estos procesos dan lugar a la eyección de átomos del material objetivo hacia la fase gaseosa de la cámara de revestimiento.
6. El mecanismo del sputtering
En una cámara de baja presión, las partículas objetivo expulsadas pueden volar en línea recta o ser ionizadas y aceleradas por fuerzas eléctricas hacia un sustrato.
Una vez que llegan al sustrato, se adsorben y pasan a formar parte de la película delgada en crecimiento.
El sputtering es impulsado en gran medida por el intercambio de momento entre los iones y los átomos del material objetivo debido a las colisiones.
Cuando un ion colisiona con un grupo de átomos en el material objetivo, las colisiones subsiguientes entre los átomos pueden dar lugar a que algunos de los átomos de la superficie sean expulsados del grupo.
El sputter yield, que es el número de átomos expulsados de la superficie por cada ion incidente, es una medida importante de la eficiencia del proceso de sputtering.
7. Tipos de procesos de sputtering
Existen distintos tipos de procesos de sputtering, como el sputtering por haz de iones, el sputtering por diodos y el sputtering por magnetrón.
En el sputtering por magnetrón, se aplica un alto voltaje a través de un gas a baja presión, normalmente argón, para crear un plasma de alta energía.
El plasma está formado por electrones e iones de gas.
Los iones energizados del plasma golpean un blanco compuesto por el material de revestimiento deseado, haciendo que los átomos sean expulsados del blanco y se unan a los del sustrato.
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