Dak li hu Sputtering?

Sputtering huwa proċess li biha partiċelli multipli minn materjal solidu mira minħabba-bumbardament tal-mira mill-partiċelli energetic, b'mod partikolari il-jonji tal-gass fil-laboratorju. Dan iseħħ biss meta l-enerġija kinetika tal-partiċelli deħlin huwa ferm ogħla mill-enerġiji termali konvenzjonali (1 eV). Dan il-proċess jista ' jwassal, matul il-jone prolongat jew plażma bombardament ta ' materjal, għall-erożjoni sinifikanti ta ' materjali, u għalhekk jistgħu jkunu perikolużi. Min-naħa l-oħra, dan huwa komunement użat għall-film irqiq deposizzjoni, it-teknika tal-inċiżjoni u analitika. Sputtering huwa magħmul jew bl-użu ta ' vultaġġ DC (DC Sputtering) jew bl-użu ta ' vultaġġ AC (RF Sputtering). Fil-DC Sputtering, vultaġġ huwa stabbilit minn 3-5 kV u f RF Sputtering, provvista ta ' enerġija huwa stabbilit fl-14 MHz. minħabba l-applikazzjoni tal-kurrent li jalterna, il-jonji ġewwa l-plażma joxxilla li jirriżultaw f ' xi żidiet fil-livelli ta ' plażma.

Fiżika ta ' l-Sputtering

Sputtering fiżikahija misjuqa mill-iskambju tal-momentum bejn l-jonji u l-atomi fil-materjali mira, minħabba l-ħbit.

Il-jonji inċident paċuti ħabta kaskati fil-mira. Meta tali kaskati recoil u jilħqu l-mira wiċċ bl-enerġija akbar mill-enerġija vinkolanti tal-wiċċ, ' l-atomu kienet tkun jinbeżqu, u dan il-proċess hu magħruf bħala sputtering. Jekk il-mira hija rqiqa fuq skala atomiku, il-kaskata tal-ħabta tista tasal għand il-ġenb tad-dahar tal-mira u l-atomi minnhom jistgħu jaħarbu l-enerġija tal-wiċċ li jorbtu "fit-trasmissjoni". In-numru medju ta ' l-atomi barra mill-mira għal kull jone inċident jissejjaħ il-ġabra tat-tbeżżiq u tiddependi fuq l-angolu inċidentali ta ' jone, l-enerġija tal-jone, il-massa ta ' l-atomi ta ' jone u mira, u l-enerġija li jorbtu tal-wiċċ ta ' l-atomi fil-mira. Għall-mira kristallin l-orjentazzjoni ta ' l-assi tal-kristall fir-rigward tal-wiċċ fil-mira huwa rilevanti.

Il-partiċelli primarja għall-proċess tal-sputtering jistgħu jiġu forniti f ' għadd ta ' modi: per eżempju mill-plażma, lsorsi ta ' jone, l-aċċeleratur jew minn materjal radjuattiv li jarmi partiċelli alpha.

Mudell għal li jiddeskrivu sputtering fil-kaskata reġim għall-miri amorfu flat huwa mudell analitiċi tal-Thompson. Algoritmu li jissimula sputtering ibbażati fuq trattament mekkaniku quantum inklużi elettroni tqaxxir f ' enerġija għolja hija implimentata fil-programm TRIM.

Mekkaniżmu differenti ta ' l-sputtering fiżika hija sħana spike sputtering. Dan jista ' jiġri meta-solidu huwa dens biżżejjed, u mbagħad agħlaq deħlin jone tqila biżżejjed, dak il-kolliżjonijiet jiġru ħafna lil xulxin. Imbagħad l-approssimazzjoni tal-binarju ħabta ma tibqax valida, imma pjuttost il-proċess ta ' collisional għandhom jiġu mifhuma bħala proċess ħafna tal-ġisem. Il-kolliżjonijiet densi tinduċi spike tas-sħana (ukoll imsejjaħ termali spike), li essenzjalment idub l-kristall lokalment. Jekk l-żona mdewweb huwa fil-qrib biżżejjed mal-wiċċ, numri kbar ta ' l-atomi jistgħu sputter minħabba tnixxija tal-likwidu għall-wiċċ u/jew microexplosions. Sħana spike sputtering huwa aktar importanti għall-jonji tqila (jiġifieri jonji Xe jew Au jew għanqud) b ' enerġiji fil--keV – MeV medda bombarding densi imma metalli artab bil-punt tat-toħlija baxxa (Ag, Au, Pb, eċċ.). Is-sħana spike sputtering spiss żidiet nonlinearly bl-enerġija, u għall-cluster żgħir jonji jwasslu għal produzzjoni drammatika sputtering għal kull għanqud madwar 10,000.

Sputtering fiżiċi tkun għatba enerġija minimu definit tajjeb daqs jew ikbar mill-enerġija jone li fih it-trasferiment tal-enerġija massima tal-jone għall-atomu tal-kampjun huwa daqs l-enerġija vinkolanti ta ' l-atomu tal-wiċċ. Dan il-limitu huwa tipikament xi mkien fil-firxa 10 – 100 eV.

Sputtering preferenzjali jista ' jiġri fil-bidu meta mira solidu multicomponent hija bombarded u hemm l-ebda tixrid Stat solidu. Jekk it-trasferiment ta ' enerġija huwa aktar effiċjenti li wieħed mill-komponenti mmirati, u/jew li hija marbuta b'mod inqas qawwi lill-solidu, li ser sputter b'mod aktar effiċjenti minn l-oħra. Jekk fl-illig AB l-komponent A hija sputtered b'mod preferenzjali, il-wiċċ tas-solidu se, waqt bumbardament imtawla, isiru arrikkit fil-komponent B, u b'hekk tiżdied l-probabilità li B hija sputtered tali li l-komposizzjoni tal-materjal sputtered fl-aħħar se jirritorna biex AB.