A pulverização catódica é um processo complexo que envolve a distribuição de energia dos átomos pulverizados e o seu transporte do alvo para o substrato.
Os átomos pulverizados têm tipicamente energias que vão até várias dezenas de electrões-volt (eV).
Esta energia é equivalente a temperaturas de 100.000 K.
Estes átomos de alta energia viajam balisticamente a partir do alvo em linhas rectas.
Embatem nos substratos ou na câmara de vácuo com uma energia significativa.
Isto pode levar à resputtering, em que o material impactado é novamente ejectado.
4 Factores-chave explicados
1. Pressão do gás e energia do átomo
A pressões de gás mais elevadas, os átomos pulverizados podem colidir com átomos de gás.
Estas colisões actuam como moderadores, fazendo com que os átomos percam energia.
Os átomos passam para um movimento difusivo, envolvendo um passeio aleatório.
Eventualmente, os átomos condensam-se nos substratos ou nas paredes da câmara de vácuo.
A transição do movimento balístico para o movimento difusivo é influenciada pela pressão do gás de fundo.
Isto permite aceder a uma vasta gama de estados energéticos durante o processo de pulverização catódica.
2. Escolha do gás de pulverização
Os gases inertes, como o árgon, são normalmente utilizados devido à sua estabilidade química.
Para a pulverização de elementos leves, é por vezes utilizado o néon.
Para elementos mais pesados, podem ser escolhidos o crípton ou o xénon para melhor corresponder à massa do alvo e aumentar a transferência de momento.
Os gases reactivos podem ser utilizados na pulverização catódica de compostos.
Isto permite a ocorrência de reacções químicas na superfície do alvo, em voo, ou no substrato, dependendo dos parâmetros do processo.
3. Parâmetros controláveis
A complexidade da deposição por pulverização catódica envolve muitos parâmetros controláveis.
Isto proporciona um elevado grau de controlo sobre o crescimento e a microestrutura da película depositada.
A pulverização catódica é um método versátil e preciso para depositar películas finas a partir de uma grande variedade de materiais.
Pode ser utilizado em substratos de diversas formas e dimensões.
4. Espectro de energia e controlo
A gama de pulverização catódica abrange um espetro que vai desde os impactos balísticos de alta energia até ao movimento termalizado de baixa energia.
Esta gama é controlada por factores como a pressão do gás, a escolha do gás de pulverização catódica e os parâmetros do processo.
Permite um controlo preciso do processo de deposição.
A pulverização catódica é uma ferramenta valiosa na ciência e tecnologia de materiais.
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