Os alvos de pulverização catódica funcionam através da utilização de partículas de alta energia para ejetar fisicamente átomos de um material alvo sólido, que depois se depositam num substrato para formar uma película fina.
Este processo ocorre num ambiente de vácuo para evitar interações indesejadas com o ar ou outros gases.
Explicação das 6 etapas principais
1. Ambiente de vácuo
O alvo de pulverização catódica é colocado dentro de uma câmara de vácuo.
Este ambiente é crucial, pois impede que o material do alvo interaja com o ar ou outros gases que possam interferir com o processo de pulverização catódica.
O vácuo também garante que os átomos ejectados do alvo se desloquem sem obstáculos para o substrato.
2. Partículas de alta energia
O processo de pulverização catódica envolve o bombardeamento do alvo com partículas de alta energia, normalmente iões.
Estas partículas têm energias cinéticas a partir de dezenas de electrões-volt (eV).
Uma parte destas partículas é ionizada, razão pela qual a pulverização catódica é considerada uma aplicação de plasma.
3. Ejeção de átomos
Quando as partículas de alta energia atingem a superfície do alvo, transferem a sua energia para os átomos do alvo.
Esta transferência de energia é tão significativa que ejecta fisicamente (ou "expulsa") átomos do material alvo.
Esta ejeção é o mecanismo central da pulverização catódica.
4. Deposição no substrato
Os átomos ejectados do alvo viajam em direção a um substrato, que é normalmente montado em frente ao alvo.
Estes átomos depositam-se então no substrato, formando uma película fina.
A deposição ocorre rápida e uniformemente, permitindo que mesmo materiais sensíveis ao calor, como os plásticos, sejam revestidos com metais ou cerâmicas sem aquecimento significativo.
5. Controlo da energia das partículas
Para substratos sensíveis, a câmara de vácuo pode ser enchida com um gás inerte até um certo grau.
Este gás ajuda a controlar a energia cinética das partículas ejectadas, fazendo com que estas sofram colisões e percam alguma velocidade antes de atingirem o substrato, evitando assim danos no substrato.
6. Aplicações
Os alvos de pulverização catódica são amplamente utilizados em vários domínios, como a microeletrónica, onde depositam películas finas de materiais como o alumínio, o cobre e o titânio em bolachas de silício para criar dispositivos electrónicos.
Também são utilizados na produção de células solares de película fina, optoelectrónica e revestimentos decorativos.
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