A taxa de pulverização é uma medida da quantidade de material removido de um alvo por unidade de tempo.
Normalmente, é expressa em termos de monocamadas por segundo.
A taxa de pulverização é influenciada por vários factores.
Estes fatores incluem o rendimento da pulverização, o peso molar do material alvo, a densidade do material e a densidade da corrente de íons.
5 factores-chave que influenciam a taxa de pulverização
1. Rendimento de pulverização catódica (S)
O rendimento de pulverização catódica é o número de átomos ejectados do alvo por cada ião incidente.
É um fator crítico, uma vez que afecta diretamente a taxa a que o material é removido do alvo.
O rendimento da pulverização catódica depende do material do alvo, da massa das partículas bombardeadas e da sua energia.
Geralmente, o rendimento aumenta com a massa e a energia das partículas de bombardeamento dentro da gama de energia típica da pulverização catódica (10 a 5000 eV).
2. Peso molar do alvo (M)
O peso molar do material alvo também desempenha um papel na determinação da taxa de pulverização catódica.
Os materiais com pesos molares mais elevados terão taxas de pulverização diferentes em comparação com os materiais mais leves, assumindo que todos os outros factores são constantes.
3. Densidade do material (p)
A densidade do material alvo afecta a forma como os átomos estão compactados.
Um material mais denso terá mais átomos por unidade de área, o que pode influenciar a taxa a que estes átomos são pulverizados.
4. Densidade da corrente iónica (j)
A densidade da corrente iónica refere-se à quantidade de fluxo de iões que atinge o alvo.
Uma densidade de corrente iónica mais elevada significa que há mais iões a atingir o alvo por unidade de área e por unidade de tempo, o que pode aumentar a taxa de pulverização.
Representação matemática da taxa de pulverização
A taxa de pulverização pode ser representada matematicamente como: [ \text{Taxa de pulverização} = \frac{MSj}{pN_Ae} ]
Nesta equação, ( N_A ) é o número de Avogadro e ( e ) é a carga do eletrão.
Esta equação mostra que a taxa de pulverização é diretamente proporcional ao rendimento da pulverização, ao peso molar e à densidade da corrente iónica, e inversamente proporcional à densidade do material e ao número de Avogadro.
Implicações práticas e desafios
Em aplicações práticas, a taxa de pulverização é crucial para controlar a taxa de deposição e a qualidade do revestimento.
No entanto, devido às inúmeras variáveis envolvidas (como a corrente de pulverização, a tensão, a pressão e a distância entre o alvo e a amostra), é muitas vezes difícil calcular com precisão a taxa de pulverização.
Por conseguinte, recomenda-se a utilização de um monitor de espessura para medir a espessura real do revestimento depositado, para um controlo mais preciso do processo de pulverização catódica.
Desvantagens da pulverização catódica
Embora a pulverização catódica seja uma técnica versátil para a deposição de película fina, ela tem algumas desvantagens.
Estas incluem despesas de capital elevadas, taxas de deposição relativamente baixas para alguns materiais, degradação de certos materiais por bombardeamento iónico e uma tendência para introduzir impurezas devido às condições de funcionamento.
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