A pulverização catódica por magnetrão é um processo utilizado para criar películas finas através da ejeção de átomos de um material alvo. Este processo envolve a geração de plasma, que é um estado da matéria em que um gás fica eletricamente carregado. Aqui está uma descrição simplificada de como o plasma é gerado na pulverização catódica por magnetrão.
6 passos para a geração de plasma na pulverização catódica com magnetrões
1. Configuração da câmara de vácuo e introdução de gás
O processo começa por criar um vácuo elevado dentro de uma câmara de vácuo. Isto ajuda a evitar contaminantes e reduz a pressão dos gases de fundo. Uma vez atingida a pressão de base, é introduzido na câmara um gás de pulverização catódica, normalmente árgon. A pressão é mantida na gama de mili Torr utilizando um sistema de controlo da pressão.
2. Início da geração do plasma
É aplicada uma tensão elevada entre o cátodo (material alvo) e o ânodo. Esta tensão inicia a geração do plasma. A tensão necessária depende do gás utilizado e da sua pressão. Para o árgon, o potencial de ionização é de cerca de 15,8 electrões-volt (eV).
3. Aumentar a eficiência do plasma com um campo magnético
Na pulverização catódica por magnetrão, é adicionado um campo magnético fechado sobre a superfície do alvo. Este campo magnético aumenta a eficiência da geração de plasma, aumentando as colisões entre os electrões e os átomos de árgon perto da superfície do alvo. Os electrões no plasma espiralam em torno do alvo devido ao campo magnético, produzido por ímanes colocados atrás do alvo. Estes electrões em espiral colidem com átomos próximos, ionizando-os e aumentando a produção e a densidade do plasma.
4. Bombardeamento iónico e pulverização catódica
O plasma gerado faz com que os átomos de gás ionizado (iões) colidam com a superfície do alvo. Estas colisões deslocam átomos da superfície do alvo, um processo designado por pulverização catódica. Os átomos ejectados depositam-se então no substrato, formando uma película fina.
5. Variações da pulverização catódica com magnetrões
O método convencional de pulverização catódica por magnetrão concentra o plasma acima do alvo, o que pode conduzir a um elevado bombardeamento de iões e a potenciais danos na película sobre o substrato. Para atenuar esta situação, é utilizado o método de pulverização por magnetrão desequilibrado. Aqui, o campo magnético é disposto de forma a espalhar o plasma, reduzindo a concentração de iões perto do substrato e melhorando a qualidade da película.
6. Tipos de magnetrões
Os magnetrões utilizados nos sistemas de pulverização catódica podem ser DC (corrente contínua) ou RF (radiofrequência). A escolha depende da taxa de deposição desejada, da qualidade da película e da compatibilidade do material. Os magnetrões DC utilizam uma fonte de alimentação de corrente contínua, enquanto os magnetrões RF utilizam uma fonte de alimentação de radiofrequência de alta frequência.
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