O rendimento de pulverização catódica de materiais refere-se ao número médio de átomos ejectados da superfície de um material alvo devido à colisão de cada ião. Este rendimento é influenciado por vários factores, incluindo o ângulo e a energia da colisão de iões, os pesos dos iões e dos átomos do alvo, a energia de ligação do material alvo e as condições operacionais, como a pressão do gás de plasma e a intensidade do campo magnético.
Factores que afectam o rendimento da pulverização catódica:
- Ângulo e energia de impacto dos iões: O ângulo com que os iões atingem a superfície do alvo e a energia que transportam durante a colisão afectam significativamente o rendimento da pulverização catódica. Normalmente, os iões com maior energia e os que atingem ângulos mais perpendiculares tendem a ejetar mais átomos da superfície do alvo.
- Pesos dos iões e dos átomos do alvo: A massa dos iões e dos átomos do alvo desempenha um papel crucial. Os iões mais pesados ou os átomos alvo resultam geralmente em rendimentos de pulverização mais elevados devido à maior transferência de momento durante as colisões.
- Energia de ligação do material alvo: A força das ligações entre os átomos no material alvo influencia a facilidade com que os átomos podem ser ejectados. Os materiais com energias de ligação mais baixas são mais fáceis de pulverizar, tendo assim rendimentos mais elevados.
- Condições operacionais: Factores como a pressão do gás de plasma e a presença de campos magnéticos (particularmente na pulverização catódica por magnetrão) podem ajustar a densidade e a energia dos iões que atingem o alvo, afectando assim o rendimento da pulverização catódica.
Rendimento da pulverização catódica e deposição de material:
O rendimento de pulverização catódica tem um impacto direto na taxa a que o material pode ser depositado num substrato, conhecida como taxa de pulverização catódica. Esta taxa é calculada usando a fórmula:[ \text{Taxa de pulverização} = \frac{MSj}{pN_Ae} ]
em que ( M ) é o peso molar do alvo, ( S ) é o rendimento de pulverização, ( j ) é a densidade da corrente iónica, ( p ) é a densidade do material, ( N_A ) é o número de Avogadro e ( e ) é a carga de electrões. Esta fórmula ilustra como a otimização do rendimento de pulverização catódica pode aumentar a eficiência dos processos de deposição de película fina.
Aplicações e limitações da pulverização catódica:
