Mécanisme de revêtement par pulvérisation

Actuellement, on considère que le phénomène de pulvérisation cathodique résulte directement de la collision élastique et que la pulvérisation cathodique est entièrement un processus d'échange d'énergie cinétique. Lorsque des ions positifs bombardent la cible de cathode et qu'un ion incident frappe initialement des atomes sur la surface de la cible, une collision élastique se produit. Il transfère directement son énergie cinétique à un atome ou une molécule sur la surface de la cible, et cet atome de surface obtient de l'énergie cinétique et transfère ensuite l'énergie aux atomes internes de la cible. Après une série de collisions en cascade, lorsque l'un des atomes obtient une impulsion qui pointe à l'extérieur de la surface cible et a de l'énergie pour surmonter la barrière de surface, il peut être séparé des autres atomes ou molécules proches et échapper à la cible surface pour devenir les atomes de pulvérisation.

Fig. 1. Schéma schématique Collision en cascade dans un processus de pulvérisation cathodique à l'état solide

On peut voir que le processus de pulvérisation est le processus d'échange d'énergie par les ions incidents à travers une série de collisions. L'énergie que les ions incidents ont transférée aux atomes pulvérisés est seulement d'environ 1% de l'énergie d'origine. La plus grande partie de l'énergie est consommée dans la couche de surface de la cible par collision en cascade, puis convertie en vibration du réseau cristallin. La plupart des atomes pulvérisés proviennent de la couche superficielle, et on peut considérer que les atomes commencent à se décoller de la surface lorsque la cible est pulvérisée. Si l'énergie de l'ion bombardement est insuffisante, les atomes sur la surface de la cible ne peuvent que vibrer sans pulvérisation. Si l'énergie des ions de bombardement est élevée, le rapport entre le nombre d'atomes pulvérisés et le nombre d'ions bombardés diminuera, car le phénomène d'ionisation se produit lorsque l'énergie des ions de bombardement est trop élevée.