Le plasma est créé dans le processus de pulvérisation cathodique principalement par l'ionisation du gaz.
Cette méthode comporte plusieurs étapes et conditions clés.
En voici une description détaillée :
1. Introduction du gaz et contrôle de la pression
Le processus commence par l'introduction d'un gaz noble, généralement de l'argon, dans une chambre à vide.
La pression à l'intérieur de la chambre est soigneusement contrôlée, atteignant généralement un maximum de 0,1 Torr.
Cet environnement à basse pression est crucial pour le processus d'ionisation qui s'ensuit.
2. Application de la haute tension
Une fois que la pression souhaitée est atteinte, une haute tension est appliquée au gaz.
Cette tension peut être soit DC (courant continu), soit RF (radiofréquence).
Elle est nécessaire pour ioniser les atomes d'argon.
Le potentiel d'ionisation de l'argon est d'environ 15,8 électronvolts (eV).
La tension appliquée doit dépasser ce potentiel pour déclencher l'ionisation.
3. Formation du plasma
La tension appliquée fait perdre des électrons aux atomes d'argon, les transformant en ions chargés positivement.
Ce processus d'ionisation crée un plasma.
Un plasma est un état de la matière dans lequel les électrons sont dissociés de leurs noyaux.
Le plasma ainsi formé contient un mélange d'ions argon, d'électrons et de quelques atomes neutres.
4. Interaction avec le matériau cible
Le plasma est généré à proximité d'un matériau cible, généralement un métal ou une céramique, qui doit être pulvérisé.
La cible est placée près d'un aimant.
Lorsque le plasma est actif, les ions argon sont accélérés vers la cible en raison du champ électrique.
Ces ions à haute énergie entrent en collision avec la surface de la cible, délogeant les atomes de la cible.
Pulvérisation et revêtement
Les atomes délogés de la cible sont éjectés dans la phase gazeuse et peuvent alors se déposer sur un substrat proche, formant un film mince.
Ce processus est connu sous le nom de pulvérisation cathodique.
La vitesse de pulvérisation dépend de plusieurs facteurs, dont le rendement de pulvérisation, le poids molaire de la cible, la densité du matériau et la densité du courant ionique.
Techniques d'amélioration
Pour améliorer le processus de pulvérisation, des techniques telles que la pulvérisation tripolaire peuvent être employées.
Cette méthode utilise une décharge d'arc à fil chaud pour améliorer la décharge lumineuse.
Toutefois, ces méthodes peuvent être difficiles à mettre en œuvre pour obtenir un revêtement uniforme sur de grandes surfaces et ne sont pas couramment utilisées dans l'industrie.
En résumé, le plasma dans la pulvérisation cathodique est créé en ionisant un gaz noble comme l'argon dans des conditions de basse pression contrôlées à l'aide d'une haute tension.
Ce plasma interagit ensuite avec un matériau cible pour éjecter des atomes qui peuvent être déposés sous forme de film mince sur un substrat.
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