O cátodo de pulverização catódica por magnetrão é um componente crítico no processo de pulverização catódica por magnetrão, que é um tipo de técnica de deposição física de vapor (PVD) utilizada para a preparação de películas finas. Este cátodo serve de plataforma para o material alvo, que é o material a ser depositado como uma película fina num substrato. O cátodo tem uma carga negativa e está equipado com um conjunto de ímanes permanentes posicionados por baixo. Estes ímanes trabalham em conjunto com o campo elétrico para criar um ambiente de campo complexo conhecido como deriva E×B, que influencia significativamente o comportamento dos electrões e iões nas proximidades do alvo.
Explicação pormenorizada:
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Configuração do elétrodo e ionização do gás:
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Num sistema de pulverização catódica por magnetrão, são colocados dois eléctrodos numa câmara cheia de um gás inerte de baixa pressão, normalmente árgon. O material alvo, que é a substância a ser depositada como uma película fina, é montado no cátodo. Quando é aplicada uma tensão elevada entre o cátodo e o ânodo, esta ioniza o gás árgon, levando à formação de um plasma. Este plasma contém iões de árgon e electrões, que são essenciais para o processo de pulverização catódica.O papel dos campos magnéticos:
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Os ímanes permanentes sob o cátodo desempenham um papel crucial no reforço do processo de ionização e no controlo do movimento das partículas carregadas. O campo magnético, combinado com o campo elétrico, faz com que os electrões sigam trajectórias em espiral devido à força de Lorentz. Isto prolonga o percurso dos electrões no plasma, aumentando a probabilidade de colidirem com átomos de árgon e de os ionizarem. A elevada densidade do plasma facilita uma maior taxa de bombardeamento de iões no alvo.
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Processo de Sputtering:
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Os iões de árgon ionizados são acelerados em direção ao cátodo/alvo carregado negativamente pelo campo elétrico. Após o impacto, estes iões de alta energia deslocam átomos da superfície do alvo através de um processo chamado pulverização catódica. Estes átomos ejectados viajam então através do vácuo e depositam-se num substrato, formando uma película fina.Otimização e melhorias modernas:
Os cátodos modernos de pulverização catódica por magnetrão são concebidos para otimizar o processo de pulverização catódica, melhorando características como a pressão de deposição, a taxa e a energia dos átomos que chegam. As inovações incluem a redução de componentes que protegem os iões e a utilização de forças magnéticas para fixar o alvo no lugar, melhorando a estabilidade térmica e mecânica.Contribuição dos electrões secundários:
