¿Qué es la pulverización catódica?

- Dec 13, 2017-

Pulverización es un proceso por el que las partículas son expulsadas de un material sólido blanco debido al bombardeo de la blanco por partículas energéticas, especialmente iones del gas en un laboratorio. Sólo sucede cuando la energía cinética de las partículas entrantes es mucho mayor que las energías térmicas convencionales (1 eV). Este proceso puede llevar, durante prolongado de iones o plasma bombardeo de un material, a la significativa erosión de materiales y por lo tanto puede ser perjudicial. Por otra parte, se utiliza comúnmente para la deposición de película delgada, técnicas de grabado y analíticas. Pulverización catódica se realiza ya sea voltaje de C.C. (C.C. que farfulla) o voltaje de corriente alterna (RF Sputtering). En la C.C. que farfulla, de ajuste del voltaje es de 3-5 kV y en RF Sputtering, fuente de alimentación se encuentra en 14 MHz. debido a la aplicación de corriente alterna, oscilan de los iones dentro del plasma dando por resultado un aumento en los niveles de plasma.


Física de la farfulla


Física de la farfullaes conducido por el intercambio de ímpetu entre los iones y átomos en los materiales de blanco, debido a las colisiones.


Los iones incidentes parten de cascadas de colisión en el destino. Cuando tal retroceso y llegar a la superficie del blanco con una energía mayor que la energía superficial de enlace, un átomo sería expulsado, y este proceso se conoce como pulverización. Si el objetivo es fino a escala atómica, la cascada de colisión puede llegar a la parte posterior de la blanco y átomos pueden escapar la energía de enlace superficial "en la transmisión". El promedio de los átomos expulsados el objetivo por ion incidente se denomina la producción catódica y depende el ángulo de incidencia de iones, la energía del ion, las masas de los átomos del ion y de destino y la energía de enlace superficial de átomos en el destino. Para un blanco cristalino la orientación de los ejes del cristal con respecto a la superficie del blanco es relevante.


Las partículas primarias para el proceso de la farfulla pueden suministrarse en un número de maneras: por ejemplo, un plasma, unfuente de ion, un acelerador o por un material radioactivo emite partículas alfa.


Un modelo para describir la farfulla en el régimen de la cascada de objetivos planos amorfos es modelo analítico de Thompson. Se implementa un algoritmo que simula farfulla basado en un tratamiento mecánico cuántico incluyendo desmontaje a alta energía de electrones en el programa de ajuste.


Un diverso mecanismo de pulverización física es calor spike farfulla. Esto puede ocurrir cuando el sólido es bastante denso, y entonces el entrante iones pesados, que las colisiones se producen muy cerca de uno al otro. Entonces ya no es válida la aproximación de colisión binaria, sino más bien el proceso de choque debe entenderse como un proceso de muchos cuerpos. Las colisiones densa inducen un pico de calor (también llamada térmica spike), que esencialmente se funde el cristal localmente. Si la zona fundida es lo suficientemente cerca de una superficie, grandes números de átomos pueden Farfullar debido al flujo de líquido a la superficie o microvoladuras. Calor spike farfulla es más importante para los iones pesados (dicen los iones Xe o Au o cluster) con energías en el rango de keV – MeV bombardeo densos pero suaves metales con bajo punto de fusión (Ag, Au, Pb, etcetera). El calor spike farfulla a menudo aumenta nonlinearly con energía y para los iones de pequeño grupo puede conducir a las producciones dramáticas farfulla por cluster del orden de 10.000.


Farfulla física tiene un umbral mínimo bien definido de energía igual o mayor que la energía del ion en el cual la transferencia de energía máxima del ión a un átomo de la muestra es igual a la energía de enlace de un átomo de la superficie. Este umbral es típicamente en alguna parte en el rango de 10 – 100 eV.


Preferencial de la farfulla puede ocurrir en el inicio cuando se bombardea un blanco sólido multicomponente y hay no hay difusión de estado sólido. Si la transferencia de energía es más eficiente que uno de los componentes de destino, y está menos fuertemente unida al sólido, se salpique más eficientemente que el otro. Si en una aleación de AB el componente A es farfullado preferencial, la superficie del sólido se, durante bombardeo prolongado, ser enriquecida en el componente B, aumentando la probabilidad de que B es farfullado tales que la composición del material de pulverización en última instancia volverá a AB.