El rendimiento de sputtering de un blanco es el número medio de átomos expulsados del blanco por cada ion incidente.
Este rendimiento depende de varios factores, como la energía cinética y la masa de los iones, la masa de los átomos del blanco, la energía de enlace de los átomos de la superficie, el ángulo de incidencia de los iones y la energía con la que los iones golpean el blanco.
4 Factores clave que afectan al rendimiento del sputtering
1. Energía cinética y masa de los iones
El rendimiento del sputtering aumenta con la energía y la masa de los iones incidentes.
Existe un umbral mínimo de energía (normalmente 30-50 eV) necesario para expulsar un átomo del blanco.
Por encima de este umbral, el rendimiento aumenta inicialmente con rapidez, pero luego se aplana a medida que aumenta la energía de los iones, porque los iones de mayor energía depositan su energía más profundamente en el blanco, reduciendo la eficacia en la superficie.
2. Masa de los átomos del blanco
La relación entre las masas del ión y del átomo objetivo influye en la transferencia de momento.
En el caso de átomos blancos ligeros, el rendimiento máximo se alcanza cuando la masa del blanco y del ion son aproximadamente iguales.
Sin embargo, a medida que aumenta la masa de los átomos del blanco, la relación de masas óptima se desplaza hacia iones de mayor masa.
3. Energía de enlace de los átomos de la superficie
La energía de enlace entre los átomos del material objetivo también desempeña un papel crucial.
Las energías de enlace más elevadas requieren más energía para desalojar los átomos, lo que afecta al rendimiento del sputtering.
4. Ángulo de incidencia
El ángulo con el que los iones inciden en la superficie del material objetivo puede afectar significativamente al rendimiento del sputtering.
Normalmente, los ángulos más pronunciados pueden mejorar el rendimiento debido a una transferencia de energía más directa a los átomos de la superficie.
Otros factores
Otros factores como la presencia de un campo magnético (en el sputtering magnetrón), la presión del gas del plasma y la técnica específica de sputtering (por ejemplo, haz de iones, sputtering reactivo) también pueden influir en el rendimiento del sputtering.
Rendimiento del sputtering en la práctica
En aplicaciones prácticas, como la deposición por sputtering, el rendimiento del sputtering es crucial, ya que afecta directamente a la velocidad de deposición.
El rendimiento puede variar mucho en función del material objetivo y de las condiciones del proceso de sputtering.
Por ejemplo, a una energía iónica de 600 eV, los distintos materiales presentarán rendimientos de sputtering diferentes, en los que influyen los factores mencionados anteriormente.
Conclusión
El rendimiento del sputtering es un parámetro complejo determinado por la interacción de los iones incidentes con el material objetivo.
Comprender y controlar estas interacciones es esencial para optimizar los procesos de sputtering en diversas aplicaciones industriales y de investigación.
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