O revestimento por pulverização catódica é um processo em que a pressão varia normalmente entre 10^-2 Pa e 10 Pa.
Esta pressão relativamente elevada desempenha um papel significativo no processo de pulverização catódica.
Afecta vários aspectos, incluindo o caminho livre médio das moléculas de gás do processo, o ângulo em que os adátomos chegam ao substrato e o potencial de absorção de gás na película em crescimento.
Isso pode levar a defeitos microestruturais.
Qual é a pressão do revestimento por pulverização catódica? (5 factores-chave explicados)
1. Faixa de pressão e seu impacto no caminho livre médio
No revestimento por pulverização catódica, a pressão de trabalho situa-se geralmente entre 10^-2 Pa e 10 Pa.
Este intervalo de pressão é muito superior ao dos sistemas de evaporação térmica ou de feixe eletrónico, que funcionam a pressões de cerca de 10^-8 Torr (aproximadamente 10^-10 Pa).
A estas pressões mais elevadas na pulverização catódica, o caminho livre médio (a distância média que uma partícula percorre entre colisões) é muito mais curto.
Por exemplo, na pulverização catódica por magnetrão de corrente contínua (dcMS) a 10^-3 Torr (aproximadamente 10^-5 Pa), o caminho livre médio é de apenas cerca de 5 centímetros.
Isto é comparado com 100 metros em sistemas que funcionam a 10^-8 Torr.
2. Efeito nos ângulos de chegada dos adátomos
Devido à elevada densidade do gás de processo e aos curtos trajectos livres médios, os adátomos nos processos de pulverização catódica tendem a chegar ao substrato em ângulos aleatórios.
Isto é diferente dos métodos de evaporação, em que os adátomos se aproximam normalmente do substrato num ângulo normal.
Os ângulos aleatórios na pulverização catódica são o resultado de numerosas colisões que ocorrem à medida que os adátomos se deslocam do alvo para o substrato.
3. Absorção de gás e defeitos microestruturais
A abundância de gás de processo perto da interface substrato/filme pode levar a que algum deste gás seja absorvido pelo filme em crescimento.
Esta absorção pode introduzir defeitos microestruturais, que podem afetar as propriedades e o desempenho da película.
4. Gestão da pressão na pulverização catódica reactiva
Na pulverização reactiva, a gestão da pressão é crucial para evitar o "envenenamento" da superfície do alvo.
Isto pode dificultar o crescimento da película fina.
A baixas pressões, a formação da película é lenta, enquanto que a altas pressões, o gás reativo pode ter um impacto negativo na superfície do alvo.
Este facto reduz a taxa de crescimento da película e aumenta a taxa de envenenamento do alvo.
5. Requisitos do sistema de vácuo
O sistema de vácuo para pulverização catódica requer uma pressão de base na gama de alto vácuo (normalmente 10^-6 mbar ou superior) para garantir superfícies limpas e evitar a contaminação.
Durante o processo de pulverização catódica, a pressão é ajustada para a gama mTorr (10^-3 a 10^-2 mbar) através da introdução do gás de pulverização catódica.
Este é controlado por um regulador de caudal.
A espessura da película depositada é também monitorizada e controlada durante este processo.
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