O plasma é formado na pulverização catódica através de um processo chamado ionização de gás.
Este processo envolve a criação de um ambiente de gás de baixa pressão dentro de uma câmara de vácuo.
Um gás como o árgon é introduzido na câmara.
De seguida, é aplicada uma alta tensão ao gás.
Isto ioniza os átomos e cria um plasma.
5 passos chave explicados: Como o plasma é formado na pulverização catódica
1. Câmara de vácuo e introdução de gás
O processo começa com a evacuação de uma câmara para criar vácuo.
Isto é crucial, pois reduz o número de moléculas de ar e outros contaminantes.
Uma vez atingido o nível de vácuo desejado, é introduzido um gás nobre, normalmente árgon, na câmara.
A pressão do gás é mantida a um nível que suporta a ionização, normalmente não excedendo 0,1 Torr.
2. Ionização do gás
Após a introdução do gás árgon, é aplicada uma alta tensão, DC ou RF, ao gás.
Esta tensão é suficiente para ionizar os átomos de árgon.
A tensão elimina os electrões e cria iões de árgon com carga positiva e electrões livres.
O potencial de ionização do árgon é de cerca de 15,8 electrões-volt (eV).
Esta é a energia necessária para remover um eletrão de um átomo.
A aplicação de tensão na presença do gás facilita a formação de um plasma.
3. Formação do plasma
O gás ionizado, agora um plasma, contém uma mistura de átomos de gás neutro, iões, electrões e fotões.
Este plasma encontra-se num estado de quase equilíbrio devido às interações dinâmicas entre estas partículas.
O plasma é mantido pela aplicação contínua de tensão.
Esta mantém o processo de ionização e mantém o plasma ativo.
4. Interação com o material alvo
O plasma é posicionado perto de um material alvo, que é tipicamente um metal ou cerâmica.
Os iões de árgon de alta energia no plasma são acelerados em direção ao material alvo devido ao campo elétrico.
Quando estes iões colidem com o alvo, transferem a sua energia.
Isto faz com que os átomos do alvo sejam ejectados ou "pulverizados" para a fase gasosa.
Estas partículas ejectadas viajam então e depositam-se num substrato, formando uma película fina.
5. Controlo e melhoramento do plasma
A qualidade e a velocidade da pulverização catódica podem ser controladas através do ajuste de parâmetros como a pressão do gás, a tensão e a posição do substrato.
Técnicas como a descarga luminescente e a utilização de electrões secundários podem aumentar a ionização do plasma.
Isto conduz a taxas de pulverização mais eficientes.
Em resumo, o plasma na pulverização catódica é formado pela ionização de um gás como o árgon numa câmara de vácuo, utilizando uma alta tensão.
Isto cria um plasma que interage com um material alvo para ejetar e depositar partículas num substrato.
Este processo é fundamental para a deposição de películas finas em várias aplicações industriais.
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