A pulverização catódica por magnetrão é uma técnica de revestimento baseada em plasma em que um plasma magneticamente confinado é utilizado para ejetar átomos de um material alvo, que depois se depositam num substrato para formar uma película fina. Este processo é particularmente eficaz para criar revestimentos metálicos ou isolantes para aplicações ópticas e eléctricas.
Resumo do processo:
- Criação do Plasma: Um gás inerte, normalmente árgon, é introduzido numa câmara onde conjuntos de ímanes geram um campo magnético sobre um material alvo. É aplicada uma alta tensão, criando um plasma próximo do campo magnético do alvo. Este plasma é constituído por átomos de gás árgon, iões de árgon e electrões livres.
- Ionização e Sputtering: Os electrões no plasma colidem com os átomos de árgon, criando iões com carga positiva. Estes iões são atraídos para o alvo carregado negativamente, onde colidem e ejectam átomos do material alvo.
- Deposição de película fina: Os átomos ejectados do material alvo assentam na superfície de um substrato, formando uma película fina.
Explicação pormenorizada:
- Configuração de pulverização catódica por magnetrões: O sistema envolve normalmente uma câmara cheia de um gás inerte, normalmente árgon. Dentro desta câmara, é colocado um material alvo onde os ímanes estão estrategicamente posicionados para criar um campo magnético. Este campo é crucial, uma vez que confina o plasma perto da superfície do alvo, aumentando a eficiência do processo de pulverização catódica.
- Formação de plasma: Quando é aplicada uma alta tensão, esta ioniza o gás árgon, criando um plasma. Este plasma é rico em iões de árgon e electrões livres. Os electrões, sob a influência do campo elétrico, deslocam-se rapidamente e colidem com os átomos de árgon, ionizando-os e criando mais iões de árgon e electrões secundários.
- Mecanismo de pulverização catódica: Os iões de árgon com carga positiva são acelerados pelo campo elétrico em direção ao material alvo com carga negativa. Após o impacto, estes iões deslocam átomos do alvo, num processo conhecido como pulverização catódica. A energia dos iões de impacto deve ser suficiente para ultrapassar a energia de ligação dos átomos do alvo.
- Deposição da película: Os átomos do alvo ejectados viajam numa linha de visão e condensam-se na superfície de um substrato próximo. Esta deposição forma uma película fina, cuja espessura e uniformidade podem ser controladas através do ajuste dos parâmetros de pulverização, como a pressão do gás, a tensão e a duração do processo de pulverização.
Aplicações e variações:
A pulverização catódica com magnetrões é versátil e pode ser utilizada com diferentes fontes de energia, como corrente contínua (CC), corrente alternada (CA) e radiofrequência (RF). A configuração do sistema também pode variar, com configurações comuns que incluem sistemas "em linha", em que os substratos se deslocam numa correia transportadora passando pelo alvo, e sistemas circulares para aplicações mais pequenas. Esta flexibilidade permite a deposição de uma vasta gama de materiais e tipos de película, tornando-o adequado para várias aplicações industriais e de investigação.
