El gas inerte utilizado habitualmente en el sputtering es el argón. Se prefiere el argón por su elevada velocidad de sputtering, su naturaleza inerte, su bajo precio y la disponibilidad de gas puro.
Explicación detallada:
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Naturaleza inerte: El argón es un gas inerte, lo que significa que no reacciona químicamente con el material objetivo. Esto es crucial en el sputtering porque el gas no debe alterar la composición química del material que se deposita. La inercia garantiza que el material pulverizado permanezca puro y mantenga las propiedades deseadas.
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Alta velocidad de sputtering: El argón tiene una elevada tasa de sputtering en comparación con otros gases. Esta eficacia se debe a sus propiedades atómicas, que permiten una transferencia de momento eficaz cuando los iones colisionan con el material objetivo. La elevada tasa de sputtering permite depositar más material en menos tiempo, lo que aumenta la eficacia del proceso.
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Bajo precio y disponibilidad: El argón es relativamente barato y está ampliamente disponible, lo que lo convierte en una opción rentable para aplicaciones industriales y de investigación. La asequibilidad y accesibilidad del argón contribuyen a su popularidad en los procesos de sputtering.
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Uso en la formación de plasma: Tras establecer el vacío en la cámara, se introduce argón para facilitar la formación de plasma. Un voltaje aplicado a través del blanco y el sustrato ioniza los átomos de argón, creando un plasma. Este plasma es esencial para el proceso de sputtering, ya que proporciona las partículas cargadas (iones) que bombardean el material objetivo, haciendo que expulse átomos que luego se depositan sobre el sustrato.
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Variabilidad en la selección del gas: Aunque el argón es la opción más común, también se utilizan otros gases inertes como el criptón y el xenón, sobre todo para la pulverización catódica de elementos más pesados en los que su mayor peso atómico es ventajoso para la transferencia de momento. El neón es preferible para la pulverización catódica de elementos más ligeros debido a su menor peso atómico.
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Gases reactivos: Es importante señalar que los gases reactivos como el oxígeno y el nitrógeno pueden utilizarse junto con gases inertes como el argón. Estos gases reactivos se utilizan para depositar películas finas de óxidos, nitruros y otros compuestos. El uso de una mezcla de gases inertes y reactivos permite controlar la estequiometría y las propiedades de la película depositada.
En resumen, el argón es el gas inerte preferido en el sputtering debido a su naturaleza inerte, alta velocidad de sputtering, asequibilidad y disponibilidad. Su uso en la formación de plasma y su compatibilidad con gases reactivos lo hacen versátil para diversas aplicaciones de sputtering.
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