A produção de plasma por pulverização catódica envolve várias etapas fundamentais. Aqui está uma análise detalhada para o ajudar a compreender melhor o processo.
11 etapas para entender o processo de produção de plasma em pulverização catódica
Etapa 1: Configuração da câmara de vácuo
O processo de pulverização catódica começa com uma câmara de vácuo. Esta câmara contém o material alvo, o substrato e os eletrodos de RF.
Etapa 2: Introduzindo o gás de pulverização
Um gás inerte, como o árgon ou o xénon, é introduzido na câmara. Estes gases são escolhidos porque não reagem com o material alvo ou com outros gases do processo.
Etapa 3: Aplicação de alta tensão
A alta tensão é aplicada entre o cátodo e o ânodo. O cátodo está localizado diretamente atrás do alvo de pulverização catódica e o ânodo está ligado à câmara como terra eléctrica.
Passo 4: Aceleração dos electrões
Os electrões presentes no gás de pulverização catódica são acelerados para longe do cátodo. Isto provoca colisões com átomos próximos do gás de pulverização catódica.
Passo 5: Ionização através de colisões
Estas colisões resultam numa repulsão eletrostática. Isto arranca os electrões dos átomos do gás de pulverização catódica, provocando a ionização.
Passo 6: Aceleração dos iões positivos
Os iões positivos do gás de pulverização catódica são então acelerados em direção ao cátodo carregado negativamente. Isto leva a colisões de alta energia com a superfície do alvo.
Passo 7: Ejetar átomos do alvo
Cada colisão pode fazer com que os átomos da superfície do alvo sejam ejectados para o ambiente de vácuo. Estes átomos têm energia cinética suficiente para atingir a superfície do substrato.
Etapa 8: Deposição da película
Os átomos do alvo ejectados viajam e depositam-se no substrato como uma película. Isto forma o revestimento desejado.
Etapa 9: Aumento das taxas de deposição
Para aumentar as taxas de deposição, são normalmente escolhidos gases de elevado peso molecular, como o árgon ou o xénon, como gás de pulverização. Para a pulverização reactiva, podem ser introduzidos gases como o oxigénio ou o azoto durante o crescimento da película.
Etapa 10: Criação do plasma a alta pressão
O plasma é criado a pressões relativamente elevadas (10-1 a 10-3 mbar). É importante começar com uma pressão mais baixa antes de introduzir árgon para evitar a contaminação devido a gases residuais.
Passo 11: Variação da forma e do material do alvo
A forma e o material do alvo de pulverização catódica podem ser variados para criar diferentes tipos de camadas finas e ligas durante uma única execução.
Em resumo, o plasma na pulverização catódica é criado pela ionização de um gás de pulverização catódica, normalmente um gás inerte como o árgon, através de colisões com electrões de alta energia. Estes iões bombardeiam então o material alvo, fazendo com que os átomos sejam ejectados e depositados no substrato sob a forma de uma película fina.
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