O gás inerte normalmente utilizado na pulverização catódica é o árgon. O árgon é preferido devido à sua elevada taxa de pulverização, natureza inerte, baixo preço e disponibilidade de gás puro.
Explicação pormenorizada:
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Natureza inerte: O árgon é um gás inerte, o que significa que não reage quimicamente com o material alvo. Isto é crucial na pulverização catódica porque o gás não deve alterar a composição química do material que está a ser depositado. A inércia garante que o material pulverizado permaneça puro e mantenha as propriedades desejadas.
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Alta taxa de pulverização: O árgon tem uma taxa de pulverização elevada em comparação com outros gases. Esta eficiência deve-se às suas propriedades atómicas, que permitem uma transferência de momento eficaz quando os iões colidem com o material alvo. A elevada taxa de pulverização significa que pode ser depositado mais material num período de tempo mais curto, aumentando a eficiência do processo.
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Baixo preço e disponibilidade: O árgon é relativamente barato e está amplamente disponível, o que o torna uma escolha rentável para aplicações industriais e de investigação. O preço acessível e a acessibilidade do árgon contribuem para a sua popularidade nos processos de pulverização catódica.
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Utilização na formação de plasma: Depois de estabelecer o vácuo na câmara, o árgon é introduzido para facilitar a formação do plasma. Uma tensão aplicada sobre o alvo e o substrato ioniza os átomos de árgon, criando um plasma. Este plasma é essencial para o processo de pulverização catódica, uma vez que fornece as partículas carregadas (iões) que bombardeiam o material alvo, fazendo-o ejetar átomos que depois se depositam no substrato.
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Variabilidade na seleção do gás: Embora o árgon seja a escolha mais comum, são também utilizados outros gases inertes, como o crípton e o xénon, especialmente para a pulverização catódica de elementos mais pesados, em que os seus pesos atómicos mais elevados são vantajosos para a transferência de momento. O néon é preferido para a pulverização catódica de elementos mais leves devido ao seu peso atómico mais leve.
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Gases reactivos: É importante notar que os gases reactivos, como o oxigénio e o azoto, podem ser utilizados juntamente com gases inertes como o árgon. Estes gases reactivos são utilizados para depositar películas finas de óxidos, nitretos e outros compostos. A utilização de uma mistura de gases inertes e reactivos permite o controlo da estequiometria e das propriedades da película depositada.
Em resumo, o árgon é o gás inerte preferido na pulverização catódica devido à sua natureza inerte, elevada taxa de pulverização catódica, preço acessível e disponibilidade. A sua utilização na formação de plasma e a compatibilidade com gases reactivos tornam-no versátil para várias aplicações de pulverização catódica.
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