La velocidad de sputtering es una medida de la cantidad de material eliminado de un blanco por unidad de tiempo, expresada normalmente en términos de monocapas por segundo. En ella influyen varios factores, como el rendimiento del sputtering, el peso molar del material del blanco, la densidad del material y la densidad de la corriente de iones.
Explicación de los factores que influyen en la velocidad de sputtering:
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Rendimiento del sputtering (S): Es el número de átomos expulsados del blanco por cada ion incidente. Es un factor crítico, ya que afecta directamente a la velocidad a la que se elimina el material del blanco. El rendimiento del sputtering depende del material del blanco, de la masa de las partículas que lo bombardean y de su energía. En general, el rendimiento aumenta con la masa y la energía de las partículas bombardeadoras dentro del rango de energía típico para el sputtering (10 a 5000 eV).
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Peso molar del blanco (M): El peso molar del material del cátodo también influye en la velocidad de sputtering. Los materiales con pesos molares más elevados tendrán velocidades de sputtering diferentes en comparación con los materiales más ligeros, suponiendo que todos los demás factores sean constantes.
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Densidad del material (p): La densidad del material afecta a la densidad de los átomos. Un material más denso tendrá más átomos por unidad de superficie, lo que puede influir en la velocidad a la que estos átomos son pulverizados.
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Densidad de corriente iónica (j): Se refiere a la cantidad de flujo de iones que incide en el blanco. Una mayor densidad de corriente iónica significa que más iones golpean el blanco por unidad de superficie y por unidad de tiempo, lo que puede aumentar la velocidad de sputtering.
Representación matemática de la velocidad de sputtering:
La tasa de sputtering se puede representar matemáticamente como:[ \text{Tasa de sputtering} = \frac{MSj}{pN_Ae} ]
donde ( N_A ) es el número de Avogadro y ( e ) es la carga del electrón. Esta ecuación muestra que la velocidad de sputtering es directamente proporcional al rendimiento de sputtering, al peso molar y a la densidad de corriente iónica, e inversamente proporcional a la densidad del material y al número de Avogadro.Implicaciones prácticas y retos:
En aplicaciones prácticas, la velocidad de sputtering es crucial para controlar la velocidad de deposición y la calidad del recubrimiento. Sin embargo, debido a las numerosas variables que intervienen (como la corriente de pulverización catódica, el voltaje, la presión y la distancia entre el blanco y la muestra), a menudo resulta difícil calcular con precisión la velocidad de pulverización catódica. Por lo tanto, se recomienda utilizar un monitor de espesor para medir el espesor real del revestimiento depositado, a fin de controlar con mayor precisión el proceso de sputtering.
