Quando se trata de depositar películas finas de ZnO, o sistema de pulverização catódica mais utilizado é o sistema de pulverização catódica por magnetrão.
4 passos fundamentais para compreender o princípio de funcionamento do sistema de pulverização catódica por magnetrões
1. Configuração da câmara de vácuo
O processo começa por colocar o substrato e o alvo de ZnO dentro de uma câmara de vácuo.
A câmara é então enchida com um gás inerte, normalmente árgon, a baixa pressão.
Esta configuração evita quaisquer reacções químicas indesejadas e assegura que as partículas pulverizadas possam viajar até ao substrato sem colisões significativas.
2. Criação do plasma
É aplicado um campo elétrico em toda a câmara.
O alvo de ZnO é ligado a uma tensão negativa e a parede da câmara é ligada a uma tensão positiva.
Esta configuração atrai iões de árgon com carga positiva para o alvo.
A colisão destes iões com a superfície do alvo liberta átomos de ZnO através de um processo designado por pulverização catódica.
3. Deposição de ZnO
Os átomos de ZnO libertados viajam através do plasma e depositam-se no substrato, formando uma película fina.
A taxa de deposição e a uniformidade podem ser controladas ajustando a potência aplicada ao alvo, a pressão do gás e a distância entre o alvo e o substrato.
4. Controlo e otimização
Para otimizar o processo de deposição, podem ser ajustados vários parâmetros.
Estes incluem a temperatura do substrato, a mistura de gases (por exemplo, adição de oxigénio para pulverização reactiva para melhorar as propriedades do ZnO) e a utilização de uma polarização do substrato para controlar a energia dos átomos em deposição.
Explicação do diagrama
- Alvo: Alvo de ZnO ligado a uma fonte de tensão negativa.
- Substrato: Posicionado em frente ao alvo, normalmente num suporte que pode ser aquecido ou arrefecido conforme necessário.
- Câmara de vácuo: Contém o alvo, o substrato e está cheia de gás árgon.
- Fonte de alimentação: Fornece a tensão negativa ao alvo, criando o campo elétrico.
- Bombas: Mantêm o vácuo, removendo os gases da câmara.
- Visores e sensores: Permitem a monitorização e o controlo das condições do processo.
Esta configuração garante que as películas finas de ZnO podem ser depositadas com elevada pureza e propriedades controladas, tornando a pulverização catódica magnetrónica um método eficaz para várias aplicações, incluindo eletrónica e células solares.
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