La pulverización catódica es un proceso físico en el que los átomos son expulsados de un material objetivo sólido debido al bombardeo de partículas de alta energía, normalmente iones. Este proceso se utiliza ampliamente para la deposición de películas finas y en técnicas analíticas como la espectroscopia de masas de iones secundarios.
Resumen del proceso de pulverización catódica:
La pulverización catódica consiste en colocar un sustrato en una cámara de vacío con un gas inerte como el argón y aplicar una carga negativa a un material objetivo. Los iones energéticos colisionan con el material objetivo, haciendo que algunos de sus átomos sean expulsados y depositados sobre el sustrato.
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Explicación detallada:Contexto histórico:
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- La pulverización catódica se observó por primera vez en el siglo XIX y adquirió gran importancia a mediados del siglo XX. El término "sputtering" tiene su origen en la palabra latina "sputare", que significa emitir con ruido, y refleja el proceso de expulsión enérgica de átomos de un material.Mecanismo del proceso:
- Configuración de la cámara de vacío: El proceso comienza con un sustrato a recubrir colocado en una cámara de vacío llena de un gas inerte, normalmente argón. Se aplica una carga negativa al material objetivo, que es la fuente de los átomos que se van a depositar.
- Bombardeo iónico: Los iones energéticos, normalmente iones de argón en estado de plasma, se aceleran hacia el material objetivo debido al campo eléctrico. Estos iones colisionan con el objetivo, transfiriendo su energía y momento.
- Eyección atómica: Las colisiones hacen que algunos de los átomos del material objetivo sean expulsados de la superficie. Esto se parece a un juego de billar atómico, en el que el ion (bola blanca) golpea un grupo de átomos (bolas de billar), haciendo que algunos se dispersen hacia el exterior.
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Deposición:
- Los átomos expulsados viajan a través del gas y se depositan sobre el sustrato, formando una fina película. La eficacia de este proceso se mide por el rendimiento de la pulverización catódica, que es el número de átomos expulsados por cada ion incidente.Aplicaciones:
- Deposición de películas finas: El sputtering se utiliza ampliamente en la industria de los semiconductores y otros campos para depositar películas finas de materiales con un control preciso de la composición y el grosor.
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Técnicas analíticas: En la espectroscopia de masas de iones secundarios, el sputtering se utiliza para erosionar un material diana a una velocidad controlada, lo que permite analizar la composición del material y el perfil de concentración en función de la profundidad.
Avances tecnológicos:
El desarrollo de la pistola de pulverización catódica por Peter J. Clarke en la década de 1970 fue un hito importante, ya que permitió una deposición más controlada y eficaz de materiales a escala atómica. Este avance ha sido crucial para el crecimiento de la industria de los semiconductores.
