O sputtering iónico é um processo em que os átomos são ejectados de uma superfície sólida quando esta é bombardeada por átomos ou moléculas ionizados e acelerados.
Este fenómeno é normalmente utilizado em várias aplicações, como a formação de películas finas numa superfície sólida, o revestimento de amostras e a gravação iónica.
O que é a pulverização iónica? 7 pontos-chave para entender
1. O processo de pulverização iónica
O processo envolve a focalização de um feixe de átomos ou moléculas ionizadas sobre um material alvo, também conhecido como cátodo.
O material alvo é colocado dentro de uma câmara de vácuo cheia de átomos de gás inerte.
O material alvo é carregado negativamente, convertendo-o num cátodo e fazendo com que os electrões livres fluam a partir dele.
Estes electrões livres colidem com os electrões que rodeiam os átomos de gás, expulsando-os e convertendo-os em iões de alta energia com carga positiva.
2. O papel dos iões com carga positiva
Os iões carregados positivamente são então atraídos para o cátodo.
Quando colidem com o material alvo a alta velocidade, desprendem partículas de tamanho atómico da superfície do cátodo.
Estas partículas pulverizadas atravessam então a câmara de vácuo e aterram num substrato, criando uma película fina dos iões alvo ejectados.
3. Vantagens da pulverização iónica
Uma das vantagens da pulverização iónica é que permite uma elevada densidade e qualidade da película, uma vez que os iões possuem igual direccionalidade e energia.
Este processo é normalmente utilizado na produção de películas finas de alta qualidade para várias aplicações.
4. Sputtering como processo físico
A pulverização catódica é um processo físico que envolve a ejeção de átomos de um material-alvo em estado sólido para a fase gasosa através do bombardeamento do material com iões energéticos, normalmente iões de gases nobres.
É normalmente utilizada como técnica de deposição em ambientes de alto vácuo, conhecida como deposição por pulverização catódica.
Além disso, a pulverização catódica é utilizada como método de limpeza para preparar superfícies de elevada pureza e como técnica analítica para analisar a composição química das superfícies.
5. O papel do plasma na pulverização catódica
O processo de pulverização catódica envolve a utilização da energia de um plasma, que é um gás parcialmente ionizado, para bombardear a superfície de um material alvo ou cátodo.
Os iões no plasma são acelerados por um campo elétrico em direção ao alvo, causando uma série de processos de transferência de momento entre os iões e o material alvo.
Estes processos resultam na ejeção de átomos do material alvo para a fase gasosa da câmara de revestimento.
6. O Mecanismo de Sputtering
Numa câmara de baixa pressão, as partículas alvo ejectadas podem voar por linha de visão ou ser ionizadas e aceleradas por forças eléctricas em direção a um substrato.
Quando atingem o substrato, são adsorvidas e tornam-se parte da película fina em crescimento.
A pulverização catódica é largamente impulsionada pela troca de momento entre os iões e os átomos no material alvo devido a colisões.
Quando um ião colide com um aglomerado de átomos no material alvo, as colisões subsequentes entre os átomos podem fazer com que alguns dos átomos da superfície sejam ejectados para fora do aglomerado.
O rendimento da pulverização catódica, que é o número de átomos ejectados da superfície por cada ião incidente, é uma medida importante da eficiência do processo de pulverização catódica.
7. Tipos de processos de pulverização catódica
Existem diferentes tipos de processos de pulverização catódica, incluindo a pulverização por feixe de iões, por díodo e por magnetrão.
No processo de pulverização catódica por magnetrão, é aplicada uma alta tensão através de um gás de baixa pressão, normalmente árgon, para criar um plasma de alta energia.
O plasma é constituído por electrões e iões de gás.
Os iões energizados no plasma atingem um alvo composto pelo material de revestimento desejado, fazendo com que os átomos sejam ejectados do alvo e se liguem aos do substrato.
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