O plasma na pulverização catódica é criado através de um processo chamado ionização de gás, que envolve a introdução de um gás inerte de baixa pressão, normalmente árgon, numa câmara de vácuo. Uma alta tensão é então aplicada ao gás, ionizando os átomos e criando um plasma. A tensão necessária depende do gás utilizado e da pressão do gás, sendo que o árgon necessita normalmente de cerca de 15,8 electrões-volt (eV) para a ionização.
A geração de plasma é crucial para o processo de pulverização catódica, uma vez que permite o bombardeamento do material alvo com iões de gás. Quando o plasma é gerado perto do material alvo, os iões de gás colidem com a superfície do alvo, desalojando átomos da superfície e fazendo com que sejam ejectados para a fase gasosa. Estes átomos ejectados viajam então através do gás de pulverização catódica a baixa pressão até atingirem o substrato, onde se condensam e formam uma película fina.
A eficiência do processo de pulverização catódica, caracterizada pelo número de átomos alvo ejectados por cada ião incidente, é influenciada por vários factores, incluindo a massa dos iões, o ângulo de incidência, os átomos alvo e a energia do ião incidente. O rendimento da pulverização catódica, que varia consoante as diferentes condições de pulverização catódica e os materiais do alvo, é um parâmetro-chave que determina a eficácia do processo.
Na pulverização catódica com magnetrões, um tipo específico de deposição de vapor de plasma (PVD), é criado um plasma e os iões de carga positiva do plasma são acelerados por um campo elétrico em direção a um elétrodo de carga negativa ou "alvo". Os iões positivos, acelerados por potenciais que variam entre algumas centenas e alguns milhares de electrões-volt, atingem o alvo com força suficiente para deslocar e ejetar átomos. Estes átomos são ejectados numa distribuição cossenoidal em linha de vista a partir da face do alvo e condensam-se em superfícies colocadas na proximidade do cátodo de pulverização catódica por magnetrão.
A taxa de pulverização, que é o número de monocamadas por segundo pulverizadas a partir da superfície de um alvo, é determinada pelo rendimento da pulverização, pelo peso molar do alvo, pela densidade do material e pela densidade da corrente iónica. Esta taxa pode ser controlada através da regulação de várias condições de pulverização, tais como a potência/tensão aplicada, a pressão do gás de pulverização e a distância entre o substrato e o alvo, influenciando assim as propriedades da película fina depositada, incluindo a sua composição e espessura.
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