Τι είναι το Sputtering;

Η εκτόξευση είναι μια μέθοδος για την εναπόθεση πολύ λεπτών στρωμάτων ενός υλικού σε μια επιφάνεια βομβαρδίζοντας ένα υλικό πηγής σε έναν σφραγισμένο θάλαμο με ηλεκτρόνια ή άλλα ενεργητικά σωματίδια για την εκτόξευση ατόμων της πηγής ως μορφή αερολύματος που στη συνέχεια καθιζάνει σε όλες τις επιφάνειες του θαλάμου . Η διαδικασία μπορεί να εναποθέσει εξαιρετικά λεπτά στρώματα φιλμ μέχρι την ατομική κλίμακα, αλλά τείνει επίσης να είναι αργή και χρησιμοποιείται καλύτερα για μικρές επιφάνειες. Οι εφαρμογές περιλαμβάνουν την επίστρωση βιολογικών δειγμάτων για απεικόνιση σε ηλεκτρονικά μικροσκόπια σάρωσης (SEM), την εναπόθεση λεπτής μεμβράνης στη βιομηχανία ημιαγωγών και την εναπόθεση επιστρώσεων για μικροσκοπικά ηλεκτρονικά. Η βιομηχανία νανοτεχνολογίας στην έρευνα της ιατρικής, της επιστήμης των υπολογιστών και της επιστήμης των υλικών βασίζεται συχνά στην εναπόθεση με ψεκασμό για να σχεδιάσει νέα σύνθετα υλικά και συσκευές σε κλίμακα νανομέτρων, ή το ένα δισεκατομμυριοστό του μέτρου.

Αρκετοί διαφορετικοί τύποι μεθόδων διασκορπισμού είναι σε κοινή χρήση, συμπεριλαμβανομένης της ροής αερίου, της αντιδραστικής και της επιμετάλλωσης μαγνητρονίων. Η δέσμη ιόντων και η υποβοηθούμενη από ιόντα sputtering χρησιμοποιούνται επίσης ευρέως λόγω της ποικιλίας των χημικών ουσιών που μπορούν να υπάρχουν σε ιοντική κατάσταση. Η εκτόξευση μαγνητρονίων αναλύεται περαιτέρω σε εφαρμογές συνεχούς ρεύματος (DC), εναλλασσόμενου ρεύματος (AC) και ραδιοσυχνοτήτων (RF).

Η κατάδυση μαγνητρονίων λειτουργεί με την τοποθέτηση ενός μαγνητικού πεδίου γύρω από το υλικό πηγής που θα χρησιμοποιηθεί για την εναπόθεση στρωμάτων στον στόχο. Ο θάλαμος στη συνέχεια γεμίζεται με ένα αδρανές αέριο, όπως αργό. Καθώς το υλικό πηγής είναι ηλεκτρικά φορτισμένο είτε με ρεύμα AC είτε με συνεχές ρεύμα, τα εκτοξευόμενα ηλεκτρόνια παγιδεύονται στο μαγνητικό πεδίο και τελικά αλληλεπιδρούν με το αέριο αργό στον θάλαμο για να δημιουργήσουν ενεργητικά ιόντα που αποτελούνται τόσο από αργό όσο και από το υλικό πηγής. Αυτά τα ιόντα στη συνέχεια διαφεύγουν από το μαγνητικό πεδίο και προσκρούουν στο υλικό στόχο, εναποθέτοντας αργά ένα λεπτό στρώμα υλικού πηγής στην επιφάνειά του. Η διασκορπισμός ραδιοσυχνοτήτων χρησιμοποιείται σε αυτή την περίπτωση για την εναπόθεση πολλών ποικιλιών μεμβρανών οξειδίου σε μονωτικούς στόχους μεταβάλλοντας την ηλεκτρική προκατάληψη μεταξύ του στόχου και της πηγής με γρήγορο ρυθμό.

Η εκτόξευση δέσμης ιόντων λειτουργεί χωρίς η πηγή να χρειάζεται μαγνητικό πεδίο. Τα ιόντα που εκτοξεύονται από το υλικό πηγής αλληλεπιδρούν με τα ηλεκτρόνια από μια δευτερεύουσα πηγή έτσι ώστε να βομβαρδίζουν τον στόχο με ουδέτερα άτομα. Αυτό καθιστά ένα σύστημα διασκορπισμού ιόντων ικανό να επικαλύπτει τόσο αγώγιμο όσο και μονωτικό υλικό-στόχο και μέρη, όπως οι κεφαλές λεπτής μεμβράνης για σκληρούς δίσκους υπολογιστών.

Οι αντιδραστικές μηχανές διασκορπισμού βασίζονται σε χημικές αντιδράσεις μεταξύ του υλικού στόχου και των αερίων που αντλούνται σε ένα κενό θαλάμου. Ο άμεσος έλεγχος των στρωμάτων εναπόθεσης γίνεται με μεταβολή της πίεσης και των ποσοτήτων αερίων στο θάλαμο. Οι μεμβράνες που χρησιμοποιούνται σε οπτικά εξαρτήματα και ηλιακά κύτταρα κατασκευάζονται συχνά σε αντιδραστική επιμετάλλωση, καθώς η στοιχειομετρία ή οι ρυθμοί χημικής αντίδρασης μπορούν να ελεγχθούν με ακρίβεια.