A pulverização catódica com plasma é um processo utilizado na deposição física de vapor (PVD) para depositar películas finas num substrato. Envolve a ejeção de átomos da superfície de um material alvo quando atingido por partículas de alta energia, normalmente iões de um plasma. Segue-se uma explicação detalhada do funcionamento da pulverização catódica por plasma:
Formação do Plasma:
O processo começa com a introdução de um gás nobre, normalmente árgon, numa câmara de vácuo. A pressão no interior da câmara é mantida a um nível específico, normalmente até 0,1 Torr. Uma fonte de energia DC ou RF é então utilizada para ionizar o gás árgon, criando um plasma. Este plasma contém iões de árgon e electrões livres, que se encontram em quase equilíbrio.Bombardeamento de iões:
No ambiente de plasma, os iões de árgon são acelerados em direção ao material alvo (cátodo) devido à aplicação de uma tensão. O alvo é o material a partir do qual os átomos devem ser pulverizados. Quando estes iões atingem o alvo, transferem a sua energia para os átomos do alvo, fazendo com que alguns deles sejam ejectados da superfície. Este processo é conhecido como pulverização catódica.
Taxa de pulverização:
A taxa a que os átomos são pulverizados a partir do alvo é influenciada por vários factores, incluindo o rendimento da pulverização, o peso molar do alvo, a densidade do material e a densidade da corrente iónica. A taxa de pulverização pode ser representada matematicamente como:[ \text{Taxa de pulverização} = \frac{MSj}{pN_Ae} ]
em que ( M ) é o peso molar do alvo, ( S ) é o rendimento da pulverização, ( j ) é a densidade da corrente iónica, ( p ) é a densidade do material, ( N_A ) é o número de Avogadro e ( e ) é a carga de um eletrão.Deposição de película fina:
Os átomos ejectados do alvo viajam através do plasma e acabam por se depositar num substrato, formando uma película fina. Este processo de deposição é fundamental para aplicações que requerem revestimentos precisos e de alta qualidade, como em ecrãs LED, filtros ópticos e ópticas de precisão.
Sputtering por magnetrão:
