Ce qui est Sputtering ?

Pulvérisation cathodique est un processus par lequel les particules sont éjectées dans un matériau cible solide en raison du bombardement de la cible de particules énergétiques, en particulier les ions de gaz dans un laboratoire. Il ne se produit que lorsque l’énergie cinétique des particules entrants est beaucoup plus élevé que les énergies thermiques conventionnelles (1 eV). Ce processus peut entraîner, lors d’ion prolongée ou bombardement de plasma d’un matériau, à une érosion importante de matériaux et peut donc être nocif. En revanche, il est couramment utilisé pour les dépôts minces, techniques d’attaque chimique et analytiques. Sputtering se fait soit à l’aide de tension continue (DC Sputtering) ou tension (RF Sputtering). Dans DC Sputtering, tension est réglée entre 3 à 5 kV et dans RF Sputtering, alimentation est définie à 14 MHz. résultant de l’application d’un courant alternatif, les ions à l’intérieur du plasma oscillent ce qui a entraîné une augmentation des niveaux de plasma.

Physique de pulvérisation

Physique de pulvérisationrepose sur l’échange des forces entre les ions et des atomes dans les matériaux de la cible, à cause de collisions.

Les ions incidents partent de cascades de collision dans la cible. Lorsque ces cascades de recul et atteignent la surface de la cible avec une énergie supérieure à l’énergie de liaison de surface, un atome aurait éjecté, et ce processus est connu comme la pulvérisation. Si la cible est mince à l’échelle atomique, la cascade de collision peut atteindre l’arrière de la cible et atomes peuvent échapper à la surface l’énergie de liaison « dans la transmission ». Le nombre moyen d’atomes éjectés de la cible par ion incidente est appelé le rendement de pulvérisation et dépend de l’angle d’incidence ion, l’énergie de l’ion, les masses des atomes ions et cible et l’énergie de liaison de surface des atomes dans la cible. Pour un objectif cristallin l’orientation des axes crystal en ce qui concerne la surface de la cible est pertinent.

Les particules primaires pour le processus de pulvérisation peuvent être fournis dans un certain nombre de façons : par exemple par un plasma, unsource d’ions, un accélérateur ou par un matériau radioactif émettant des particules alpha.

Un modèle pour décrire la pulvérisation dans le régime de la cascade pour cibles plats amorphes est le modèle analytique de Thompson. Un algorithme qui simule la pulvérisation cathodique basée sur un traitement mécanique quantique dont les électrons à haute énergie de décapage est implémenté dans le programme de garniture.

Un autre mécanisme de pulvérisation physique est chaleur spike bredouillement. Cela peut se produire lorsque le solide est assez dense et refermer le heavy ion entrant assez,-que les collisions se produisent très bien les uns aux autres. Puis le rapprochement de collision binaire n’est plus valide, mais plutôt le processus de collision doit être compris comme un processus de plusieurs corps. Les collisions denses induisent un pic de chaleur (également appelé pic thermique), qui a essentiellement fait fondre le cristal localement. Si la zone de fusion est assez proche de la surface, un grand nombre d’atomes peut bredouiller en raison de l’écoulement du liquide à la surface ou microexplosions. Pulvérisation de pointe de chaleur est plus important pour les ions lourds (par exemple les ions Xe ou UA ou cluster) avec des énergies en les bombardant de gamme keV – MeV denses mais les métaux mous avec un bas point de fusion (Ag, Au, Pb, etc..). La chaleur spike pulvérisation souvent augmente de façon non linéaire avec énergie et peut pour les petits groupes d’ions conduire à des rendements de pulvérisation dramatiques par grappe de l’ordre de 10 000.

Pulvérisation physique a un seuil bien défini d’énergie minimale égal ou supérieur à l’énergie de l’ion au cours de laquelle le transfert maximum d’énergie de l’ion à un atome de l’échantillon est égale à l’énergie de liaison d’un atome de surface. Ce seuil est généralement quelque part dans la gamme 10 – 100 eV.

Préférentiel de pulvérisation peut se produire au début quand une cible solide multicomposante est bombardée et il n’y a aucune diffusion à l’état solide. Si le transfert d’énergie est plus efficace d’une des composantes cible, ou il est moins fortement lié à la solide, il sera plus efficace que l’autre bredouiller. Si dans un alliage de AB le composant A est pulvérisé préférentiellement, la surface du solide, lors des bombardement prolongé, s’enrichira dans la composante B, ce qui augmente la probabilité que B est pulvérisée tels que la composition de la matière pulvérisée reviendra finalement à AB.