Na pulverização catódica, os gases são utilizados principalmente para facilitar a deposição de películas finas num substrato. A escolha do gás depende das propriedades desejadas do material e do tipo de material alvo. Os gases inertes como o árgon, o néon, o crípton e o xénon são normalmente utilizados devido à sua natureza não reactiva, enquanto os gases reactivos como o oxigénio, o azoto, o dióxido de carbono, o acetileno e o metano são utilizados para depositar compostos específicos como óxidos, nitretos e carbonetos.
Gases inertes:
- Árgon (Ar): O árgon é o gás mais utilizado na pulverização catódica devido à sua elevada taxa de pulverização catódica, natureza inerte, baixo preço e disponibilidade em elevado grau de pureza. É adequado para uma vasta gama de aplicações e materiais.
- Néon (Ne): O néon é preferido para a pulverização catódica de elementos leves, porque o seu peso atómico é muito semelhante ao destes elementos, garantindo uma transferência de momento eficiente.
- Crípton (Kr) e Xénon (Xe): Estes gases são utilizados para a pulverização catódica de elementos pesados. Os seus pesos atómicos mais elevados em comparação com o árgon proporcionam uma melhor eficiência na transferência de momento, o que é crucial para a pulverização eficaz de materiais-alvo mais pesados.
Gases reactivos:
- Oxigénio (O2): Utilizado para depositar películas de óxido, tais como óxido de alumínio (Al2O3), dióxido de silício (SiO2), dióxido de titânio (TiO2) e outros. O oxigénio reage com o material alvo para formar o óxido desejado no substrato.
- Nitrogénio (N2): Ajuda na deposição de películas de nitreto como o nitreto de titânio (TiN), o nitreto de zircónio (ZrN) e outros. O nitrogénio reage com o material alvo para formar nitretos.
- Dióxido de carbono (CO2): Utilizado para depositar revestimentos de óxido, onde o dióxido de carbono reage com o material alvo para formar óxidos.
- Acetileno (C2H2) e Metano (CH4): Estes gases são utilizados para a deposição de películas de metal-DLC (carbono tipo diamante), carboneto hidrogenado e nitreto de carbono. Reagem com o material alvo para formar estes compostos complexos.
Combinação de gases:
Em muitos processos de pulverização catódica, é utilizada uma combinação de gases inertes e reactivos. Por exemplo, o árgon é frequentemente utilizado em conjunto com o oxigénio ou o azoto para controlar as reacções químicas que ocorrem durante a pulverização catódica. Isto permite um controlo preciso da composição e das propriedades das películas depositadas.Controlo do processo:
A escolha do gás e da sua pressão na câmara de pulverização catódica afecta significativamente a energia e a distribuição das partículas que atingem o alvo, influenciando a taxa e a qualidade da deposição da película. Os especialistas podem afinar estes parâmetros para obter a microestrutura e as propriedades desejadas da película.
