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La energía necesaria para la pulverización catódica viene determinada por el umbral mínimo de energía necesario para superar la energía de enlace superficial del material objetivo.Este umbral suele oscilar entre diez y cien electronvoltios (eV) y en él influyen factores como la energía del ion incidente, la masa de los iones y de los átomos objetivo y el ángulo de incidencia.El rendimiento del sputtering, que es el número de átomos del blanco expulsados por cada ion incidente, depende de estos factores y varía para diferentes materiales del blanco y condiciones de sputtering.La velocidad de sputtering, que es crucial para la deposición uniforme de películas finas, se ve influida por la energía de los iones, la masa de los átomos objetivo y otros parámetros como la presión de la cámara y el tipo de fuente de alimentación utilizada (CC o RF).

Explicación de los puntos clave:

1. Umbral mínimo de energía para el sputtering:

   • La energía mínima requerida para la pulverización catódica es la energía necesaria para transferir suficiente energía a un átomo objetivo para superar su energía de enlace superficial.
   • Este umbral suele oscilar entre 10 a 100 eV .
   • La energía primaria, que es la energía mínima necesaria para eliminar un átomo de la superficie del material objetivo, suele ser de 3 a 4 veces mayor que la energía de enlace de los átomos del blanco superficial.

2. Factores que influyen en la energía de sputtering:

   • Energía iónica incidente:La energía de los iones que inciden en el material objetivo desempeña un papel crucial a la hora de determinar si se producirá la pulverización catódica.Una mayor energía de los iones aumenta la probabilidad de sputtering.
   • Masa de los iones y de los átomos del blanco:La relación de masas entre los iones incidentes y los átomos del blanco afecta a la eficacia de la transferencia de energía.Los iones más pesados pueden transferir más energía a los átomos del blanco, facilitando la pulverización catódica.
   • Ángulo de incidencia:El ángulo de incidencia de los iones sobre la superficie del blanco puede influir en el rendimiento del sputtering.Normalmente, un ángulo más directo (más cercano a la perpendicular) da lugar a mayores rendimientos de sputtering.

3. Rendimiento del sputtering:

   • El rendimiento del sputtering se define como el número de átomos del blanco expulsados por cada ion incidente.
   • Depende de la energía del ion incidente, de la masa de los iones y de los átomos del blanco, y del ángulo de incidencia.
   • El rendimiento varía en función de los materiales objetivo y las condiciones de sputtering, lo que lo convierte en un parámetro crítico en los procesos de deposición de películas finas.

4. Velocidad de sputtering:

   • La tasa de pulverización catódica es el número de monocapas por segundo pulverizadas a partir de la superficie de un blanco.
   • En ella influyen el rendimiento del sputtering (S), el peso molar del blanco (M), la densidad del material (p) y la densidad de la corriente iónica (j).
   • La tasa de sputtering puede calcularse mediante la ecuación Velocidad de sputtering = (MSj)/(pNAe) donde NA es el número de Avogadro y e es la carga del electrón.

5. Papel de la presión de la cámara y de la fuente de energía:

   • Presión de la cámara:La presión dentro de la cámara de sputtering puede afectar a la cobertura y uniformidad de la película depositada.Unas condiciones de presión óptimas pueden mejorar la calidad de la película fina.
   • Tipo de fuente de energía:La elección entre fuentes de corriente continua o de radiofrecuencia afecta a la velocidad de deposición, la compatibilidad del material y el coste.El sputtering de CC se utiliza normalmente para materiales conductores, mientras que el sputtering de RF es adecuado para materiales aislantes.

6. Exceso de energía y movilidad superficial:

   • El exceso de energía de los iones metálicos puede aumentar la movilidad superficial durante el proceso de sputtering, lo que repercute en la calidad de la película depositada.
   • Una mayor movilidad superficial puede mejorar la uniformidad de la película y reducir el número de defectos, lo que es crucial para las aplicaciones que requieren películas finas de alta calidad.

Comprendiendo estos puntos clave, se puede controlar mejor el proceso de sputtering para lograr los resultados deseados en la deposición de películas finas, garantizando la uniformidad, la calidad y la eficacia.

Tabla resumen:

Factor clave	Descripción
Umbral mínimo de energía	Energía necesaria para superar la energía de enlace superficial, normalmente 10-100 eV.
Energía del ion incidente	Una mayor energía iónica aumenta la probabilidad de pulverización catódica.
Masa de iones y átomos del blanco	Los iones más pesados transfieren más energía, facilitando la pulverización catódica.
Ángulo de incidencia	Los ángulos directos (más cercanos a la perpendicular) producen mayores velocidades de sputtering.
Rendimiento del sputtering	Número de átomos expulsados por ión incidente, varía según el material y las condiciones.
Velocidad de sputtering	Influido por el rendimiento de sputtering, el peso molar, la densidad del material y la corriente de iones.
Presión de la cámara	Afecta a la uniformidad de la película; una presión óptima mejora la calidad.
Fuente de alimentación (CC/RF)	CC para materiales conductores, RF para materiales aislantes.
Exceso de energía y movilidad	Aumenta la movilidad de la superficie, mejorando la uniformidad de la película y reduciendo los defectos.

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