A intensidade do campo magnético do magnetrão varia normalmente entre 100 e 1000 Gauss (0,01 e 0,1 Tesla).
Este campo magnético é crucial no processo de pulverização catódica por magnetrão.
Influencia a geração de plasma e a uniformidade da deposição de materiais no substrato.
1. Cálculo da intensidade do campo magnético
A intensidade do campo magnético num sistema de pulverização catódica por magnetrões pode ser calculada utilizando a fórmula: [ B = \frac{\mu_0}{4\pi} \times \frac{M \times N}{r \times t} ].
Onde:
- ( B ) é a intensidade do campo magnético.
- ( \mu_0 ) é a permeabilidade do espaço livre.
- ( M ) é a magnetização do íman.
- ( N ) é o número de ímanes.
- ( r ) é a distância do centro do alvo aos ímanes.
- ( t ) é a espessura dos ímanes.
Esta fórmula ajuda a determinar a configuração e a intensidade adequadas do campo magnético para otimizar o processo de pulverização catódica.
O campo magnético é concebido para guiar os iões de gás, fazendo-os espiralar ao longo das linhas de campo.
Isto aumenta as suas colisões com a superfície do alvo.
Isto não só aumenta a taxa de pulverização, como também assegura uma deposição mais uniforme do material pulverizado no substrato.
2. Papel do campo magnético na geração do plasma
O campo magnético produzido pelo conjunto de ímanes desempenha um papel significativo no processo de geração de plasma.
Ao fazer com que os iões de gás espiralem ao longo das linhas de campo, aumenta a probabilidade de colisões com a superfície do alvo.
Isto aumenta a taxa de pulverização.
Este mecanismo ajuda a garantir uma deposição mais uniforme do material pulverizado no substrato.
O plasma é normalmente gerado utilizando uma fonte de alimentação CC pulsada.
Esta aplica uma alta tensão ao gás a uma frequência de vários kHz.
Esta fonte de alimentação pulsada não só ajuda a manter a estabilidade do plasma como também permite o controlo das propriedades do material pulverizado.
3. Impacto nas propriedades do plasma e do revestimento
A intensidade e a configuração do campo magnético afectam diretamente as propriedades do plasma e a qualidade dos revestimentos.
Por exemplo, na pulverização catódica por magnetrão de campo fechado, os ímanes são dispostos de modo a formar uma armadilha de electrões.
Isto aumenta o nível de ionização e resulta em revestimentos mais densos, duros e bem aderentes.
A conceção do magnetrão, incluindo a disposição e a força dos ímanes, é fundamental para alcançar as propriedades de revestimento e as taxas de deposição desejadas.
4. Resumo
A intensidade do campo magnético na pulverização catódica por magnetrão é um parâmetro crítico que influencia a eficiência e a qualidade do processo de pulverização catódica.
Ao conceber e ajustar cuidadosamente o campo magnético utilizando a fórmula fornecida, é possível otimizar as condições de pulverização para obter as propriedades de revestimento desejadas.
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