La pulverización catódica es un proceso complejo que implica la distribución de energía de los átomos pulverizados y su transporte desde el blanco hasta el sustrato.
Los átomos pulverizados suelen tener energías de hasta varias decenas de electronvoltios (eV).
Esta energía equivale a temperaturas de 100.000 K.
Estos átomos de alta energía se desplazan de forma balística desde el blanco en línea recta.
Impactan contra los sustratos o la cámara de vacío con una energía considerable.
Esto puede provocar un resputtering, en el que el material impactado es expulsado de nuevo.
Explicación de 4 factores clave
1. 1. Presión del gas y energía del átomo
A mayores presiones del gas, los átomos pulverizados pueden colisionar con los átomos del gas.
Estas colisiones actúan como moderadores, haciendo que los átomos pierdan energía.
Los átomos pasan a un movimiento difusivo, que implica un paseo aleatorio.
Finalmente, los átomos se condensan en los sustratos o en las paredes de la cámara de vacío.
La transición del movimiento balístico al difusivo está influida por la presión del gas de fondo.
Esto permite acceder a una amplia gama de estados energéticos durante el proceso de sputtering.
2. Elección del gas de sputtering
Los gases inertes como el argón se utilizan habitualmente debido a su estabilidad química.
Para la pulverización catódica de elementos ligeros se utiliza a veces el neón.
Para elementos más pesados, puede elegirse criptón o xenón para adaptarse mejor a la masa del blanco y mejorar la transferencia de momento.
Los gases reactivos pueden utilizarse para la pulverización catódica de compuestos.
Esto permite que se produzcan reacciones químicas en la superficie del blanco, durante el vuelo, o en el sustrato, dependiendo de los parámetros del proceso.
3. Parámetros controlables
La complejidad de la deposición por pulverización catódica implica muchos parámetros controlables.
Esto proporciona un alto grado de control sobre el crecimiento y la microestructura de la película depositada.
El sputtering es un método versátil y preciso para depositar películas finas de una amplia variedad de materiales.
Puede utilizarse en sustratos de formas y tamaños diversos.
4. Espectro de energía y control
La gama de sputtering abarca un espectro que va desde los impactos balísticos de alta energía hasta el movimiento termalizado de baja energía.
Esta gama se controla mediante factores como la presión del gas, la elección del gas de sputtering y los parámetros del proceso.
Permite un control preciso del proceso de deposición.
El sputtering es una valiosa herramienta en la ciencia y la tecnología de materiales.
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