El rendimiento del sputtering de materiales se refiere al número medio de átomos expulsados de la superficie de un material objetivo debido a la colisión de cada ion. En este rendimiento influyen varios factores, como el ángulo y la energía del impacto iónico, el peso de los iones y los átomos del blanco, la energía de enlace del material del blanco y las condiciones operativas, como la presión del gas plasma y la intensidad del campo magnético.
Factores que afectan al rendimiento del sputtering:
- Ángulo y energía de impacto de los iones: El ángulo con el que los iones golpean la superficie del blanco y la energía que transportan durante la colisión afectan significativamente al rendimiento del sputtering. Normalmente, los iones con mayor energía y los que chocan en ángulos más perpendiculares tienden a expulsar más átomos de la superficie del blanco.
- Peso de los iones y de los átomos del blanco: La masa de los iones y los átomos del blanco desempeñan un papel crucial. Los iones o átomos diana más pesados suelen dar lugar a mayores rendimientos de sputtering debido a la mayor transferencia de momento durante las colisiones.
- Energía de enlace del material objetivo: La fuerza de los enlaces entre los átomos del material objetivo influye en la facilidad con la que los átomos pueden ser expulsados. Los materiales con menor energía de enlace son más fáciles de bombardear, por lo que su rendimiento es mayor.
- Condiciones operativas: Factores como la presión del gas de plasma y la presencia de campos magnéticos (especialmente en el sputtering por magnetrón) pueden ajustar la densidad y la energía de los iones que llegan al blanco, afectando así al rendimiento del sputtering.
Rendimiento del sputtering y deposición de material:
El rendimiento del sputtering influye directamente en la velocidad a la que el material puede depositarse sobre un sustrato, lo que se conoce como velocidad de sputtering. Esta tasa se calcula mediante la fórmula[ \text{Tasa de sputtering} = \frac{MSj}{pN_Ae} ]
donde ( M ) es el peso molar del blanco, ( S ) es el rendimiento del sputtering, ( j ) es la densidad de corriente iónica, ( p ) es la densidad del material, ( N_A ) es el número de Avogadro, y ( e ) es la carga del electrón. Esta fórmula ilustra cómo la optimización del rendimiento de sputtering puede mejorar la eficiencia de los procesos de deposición de películas delgadas.
Aplicaciones y limitaciones del sputtering:
