La pulvérisation ionique est un procédé utilisé pour le dépôt de couches minces.
Elle implique l'accélération d'ions énergétiques vers un matériau cible.
Ces ions frappent la surface de la cible, provoquant l'éjection ou la pulvérisation d'atomes.
Les atomes pulvérisés se déplacent ensuite vers un substrat et s'incorporent dans un film en croissance.
Comment fonctionne la pulvérisation ionique ? Expliqué en 7 étapes simples
1. Création d'ions énergétiques
Le processus de pulvérisation nécessite des ions suffisamment énergétiques.
Ces ions sont dirigés vers la surface de la cible pour éjecter les atomes.
L'interaction entre les ions et le matériau cible est déterminée par la vitesse et l'énergie des ions.
Des champs électriques et magnétiques peuvent être utilisés pour contrôler ces paramètres.
2. Le rôle des électrons parasites
Le processus commence lorsqu'un électron parasite situé près de la cathode est accéléré vers l'anode.
Cet électron entre en collision avec un atome de gaz neutre et le transforme en un ion chargé positivement.
3. Pulvérisation par faisceau d'ions
La pulvérisation par faisceau d'ions consiste à concentrer un faisceau d'ions et d'électrons sur une cible afin de pulvériser un matériau sur un substrat.
Le processus commence par placer la surface nécessitant le revêtement dans une chambre à vide remplie d'atomes de gaz inertes.
Le matériau cible reçoit une charge négative, ce qui le transforme en cathode et provoque un flux d'électrons libres.
Ces électrons libres entrent ensuite en collision avec les électrons entourant les atomes de gaz chargés négativement.
Les électrons du gaz sont alors chassés, convertissant les atomes de gaz en ions chargés positivement et à haute énergie.
Le matériau cible attire ces ions, qui entrent en collision avec lui à grande vitesse, détachant des particules de taille atomique.
4. Particules pulvérisées
Ces particules pulvérisées traversent ensuite la chambre à vide et atterrissent sur le substrat, créant un film d'ions cibles éjectés.
La direction et l'énergie égales des ions permettent d'obtenir une densité et une qualité de film élevées.
5. La chambre à vide
Dans un système de pulvérisation, le processus se déroule dans une chambre à vide.
Le substrat sur lequel le film est déposé est généralement du verre.
Le matériau source, appelé cible de pulvérisation, est une cible rotative en métal, en céramique ou même en plastique.
Par exemple, le molybdène peut être utilisé comme cible pour produire des couches minces conductrices dans les écrans ou les cellules solaires.
6. Lancement du processus de pulvérisation
Pour lancer le processus de pulvérisation, le gaz ionisé est accéléré par un champ électrique vers la cible, la bombardant.
Les collisions entre les ions et le matériau de la cible entraînent l'éjection des atomes du réseau de la cible dans l'état gazeux de la chambre de revêtement.
Ces particules cibles peuvent alors voler en ligne de mire ou être ionisées et accélérées par des forces électriques vers le substrat, où elles sont adsorbées et deviennent partie intégrante du film mince en cours de développement.
7. Pulvérisation à courant continu
La pulvérisation cathodique est une forme spécifique de pulvérisation qui utilise une décharge gazeuse à courant continu.
Dans ce processus, les ions frappent la cible (cathode) de la décharge, qui sert de source de dépôt.
Le substrat et les parois de la chambre à vide peuvent servir d'anode, et une alimentation en courant continu à haute tension est utilisée pour fournir la tension nécessaire.
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