A pulverização catódica com magnetrões, em particular a pulverização catódica com magnetrões de corrente contínua, é uma técnica de deposição que utiliza um campo magnético para aumentar a geração de plasma perto da superfície do alvo, conduzindo a uma deposição eficiente de película fina. O princípio envolve a aplicação de uma tensão DC a um material alvo numa câmara de vácuo, criando um plasma que bombardeia o alvo e ejecta átomos que subsequentemente se depositam num substrato.
Resumo do princípio:
A pulverização catódica por magnetrão DC funciona através da aplicação de uma tensão de corrente contínua (DC) a um material alvo, normalmente um metal, colocado numa câmara de vácuo. A câmara é preenchida com um gás inerte, normalmente árgon, e evacuada a baixa pressão. O campo magnético sobre o alvo aumenta o tempo de residência dos electrões, potenciando as colisões com os átomos de árgon e aumentando a densidade do plasma. Este plasma, energizado pelo campo elétrico, bombardeia o alvo, fazendo com que os átomos sejam ejectados e depositados como uma película fina num substrato.
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Explicação pormenorizada:
- Configuração e inicialização:
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O processo começa com a colocação do material alvo numa câmara de vácuo, que é depois evacuada para remover as impurezas e preenchida com árgon de alta pureza. Esta configuração assegura um ambiente limpo para a deposição e utiliza árgon pela sua capacidade de transferir eficazmente a energia cinética no plasma.
- Aplicação de campos eléctricos e magnéticos:
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É aplicada uma tensão DC (normalmente -2 a -5 kV) ao alvo, tornando-o no cátodo. Esta tensão cria um campo elétrico que atrai iões de árgon com carga positiva. Simultaneamente, é aplicado um campo magnético sobre o alvo, guiando os electrões em trajectórias circulares e aumentando a sua interação com os átomos de árgon.
- Melhoria da geração de plasma:
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O campo magnético aumenta a probabilidade de colisões entre os electrões e os átomos de árgon perto da superfície do alvo. Estas colisões ionizam mais árgon, conduzindo a um efeito de cascata em que são gerados mais electrões, aumentando ainda mais a densidade do plasma.
- Sputtering e deposição:
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Os iões de árgon energéticos acelerados pelo campo elétrico bombardeiam o alvo, fazendo com que os átomos sejam ejectados (pulverizados). Estes átomos ejectados viajam numa distribuição em linha de visão e condensam-se no substrato, formando uma película fina e uniforme.
- Vantagens e modificações:
Em comparação com outras técnicas de deposição, a pulverização catódica por magnetrão DC oferece uma velocidade elevada, poucos danos no substrato e funciona a temperaturas mais baixas. No entanto, pode ser limitada pela razão de ionização das moléculas, que é resolvida por técnicas como a pulverização catódica magnetrónica com plasma.Revisão e correção:
