La pulvérisation est un processus sous vide qui implique l'éjection d'atomes d'un matériau cible solide, appelé cible de pulvérisation, et leur dépôt ultérieur sur un substrat pour former un film mince aux propriétés spécifiques.
Ce processus repose sur le bombardement de la cible par des particules énergétiques, généralement des ions, qui provoquent l'éjection des atomes de la cible du réseau du matériau à l'état gazeux dans la chambre de revêtement.
Les 4 étapes clés expliquées
1. Bombardement de la cible
Le processus de pulvérisation commence par l'introduction d'un gaz contrôlé, généralement de l'argon, dans une chambre à vide.
Un champ électrique est appliqué pour ioniser le gaz, créant ainsi un plasma.
Les particules de gaz ionisées, ou ions, sont alors accélérées par le champ électrique vers la cible.
Lorsque ces ions entrent en collision avec la cible, ils transfèrent de l'énergie aux atomes de la cible par une série de collisions partiellement inélastiques.
2. Éjection des atomes de la cible
La quantité de mouvement transférée par le bombardement ionique fait reculer les atomes de la cible avec une énergie suffisante pour surmonter l'énergie de liaison superficielle du matériau de la cible.
Il en résulte l'éjection, ou la pulvérisation, des atomes cibles du réseau du matériau dans l'état gazeux à l'intérieur de la chambre de revêtement.
Le nombre moyen d'atomes éjectés par ion incident est connu sous le nom de rendement de pulvérisation, qui dépend de divers facteurs, notamment l'angle d'incidence de l'ion, l'énergie et les masses de l'ion et des atomes cibles.
3. Dépôt sur le substrat
Les atomes cibles éjectés traversent la chambre à vide et se déposent sur un substrat.
Ce substrat peut être constitué de divers matériaux tels que le silicium, le verre ou des plastiques moulés.
Les atomes se nucléent sur le substrat et forment un film mince présentant les propriétés souhaitées, telles que la réflectivité, la résistivité électrique ou ionique, ou d'autres caractéristiques spécifiques.
Le processus peut être optimisé pour contrôler la morphologie du film, l'orientation des grains, leur taille et leur densité.
4. Applications et importance
La pulvérisation est une technique essentielle dans la fabrication des semi-conducteurs, des lecteurs de disques, des CD et des appareils optiques.
Elle permet le dépôt précis de couches minces au niveau atomique, ce qui permet de créer des interfaces vierges entre les matériaux.
Ce procédé est polyvalent et peut être adapté à divers besoins industriels en ajustant les paramètres du processus de pulvérisation.
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