A formação de plasma na pulverização catódica ocorre através da ionização de um gás de pulverização catódica, normalmente um gás inerte como o árgon ou o xénon. Este processo é crucial para o início do processo de pulverização catódica, que é um método utilizado na Deposição Física de Vapor (PVD) para depositar películas finas num substrato.
Resumo da Formação de Plasma em Sputtering:
O plasma é criado através da aplicação de uma alta tensão num gás de baixa pressão (normalmente árgon) dentro de uma câmara de vácuo. Esta tensão ioniza o gás, formando um plasma que emite uma descarga incandescente, muitas vezes visível como um halo colorido. O plasma é constituído por electrões e iões de gás, que são acelerados em direção ao material alvo devido à tensão aplicada.
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Explicação pormenorizada:
- Preparação da câmara de vácuo:
- A câmara de deposição é primeiro evacuada a uma pressão muito baixa, normalmente cerca de 10^-6 torr, para minimizar a contaminação por gases residuais.
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Depois de atingir o vácuo desejado, o gás de pulverização catódica, como o árgon, é introduzido na câmara.
- Aplicação de tensão:
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É aplicada uma tensão entre dois eléctrodos na câmara. Esta tensão é fundamental para iniciar o processo de ionização.
- Ionização e formação de plasma:
- A tensão aplicada ioniza o gás de pulverização catódica, criando uma descarga incandescente. Neste estado, os electrões livres colidem com os átomos do gás, fazendo com que estes percam electrões e se transformem em iões de carga positiva.
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Este processo de ionização transforma o gás num plasma, um estado da matéria em que os electrões são dissociados dos seus átomos.
- Aceleração dos iões:
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Os iões positivos do gás de pulverização catódica são então acelerados em direção ao cátodo (o elétrodo de carga negativa) devido ao campo elétrico criado pela tensão aplicada.
- Bombardeamento e pulverização catódica:
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Os iões acelerados colidem com o material alvo, transferindo a sua energia e fazendo com que os átomos do alvo sejam ejectados. Estes átomos ejectados deslocam-se e depositam-se no substrato, formando uma película fina.
- Taxa de pulverização:
A taxa a que o material é pulverizado a partir do alvo depende de vários factores, incluindo o rendimento da pulverização, o peso molar do material alvo, a sua densidade e a densidade da corrente iónica.
Este processo é fundamental em várias técnicas de pulverização, incluindo o feixe de iões, o díodo e a pulverização magnetrónica, sendo a pulverização magnetrónica particularmente eficaz devido à utilização de um campo magnético para melhorar a ionização e o confinamento do plasma em torno do alvo.
