Le plasma est formé lors de la pulvérisation par un processus appelé ionisation du gaz.
Il s'agit de créer un environnement gazeux à basse pression à l'intérieur d'une chambre à vide.
Un gaz tel que l'argon est introduit dans la chambre.
Une haute tension est ensuite appliquée au gaz.
Les atomes sont alors ionisés et un plasma est créé.
Les 5 étapes clés expliquées : Comment le plasma est formé lors de la pulvérisation cathodique
1. Chambre à vide et introduction du gaz
Le processus commence par l'évacuation d'une chambre pour créer un vide.
Cette étape est cruciale car elle permet de réduire le nombre de molécules d'air et d'autres contaminants.
Une fois que le niveau de vide souhaité est atteint, un gaz noble, généralement de l'argon, est introduit dans la chambre.
La pression du gaz est maintenue à un niveau permettant l'ionisation, ne dépassant généralement pas 0,1 Torr.
2. Ionisation du gaz
Après l'introduction de l'argon, une haute tension, continue ou radiofréquence, est appliquée au gaz.
Cette tension est suffisante pour ioniser les atomes d'argon.
Elle élimine les électrons et crée des ions argon chargés positivement et des électrons libres.
Le potentiel d'ionisation de l'argon est d'environ 15,8 électronvolts (eV).
Il s'agit de l'énergie nécessaire pour arracher un électron à un atome.
L'application d'une tension en présence du gaz facilite la formation d'un plasma.
3. Formation du plasma
Le gaz ionisé, devenu plasma, contient un mélange d'atomes de gaz neutres, d'ions, d'électrons et de photons.
Ce plasma se trouve dans un état proche de l'équilibre en raison des interactions dynamiques entre ces particules.
Le plasma est maintenu par l'application continue d'une tension.
Cela permet d'entretenir le processus d'ionisation et de maintenir le plasma actif.
4. Interaction avec le matériau cible
Le plasma est placé à proximité d'un matériau cible, qui est généralement un métal ou une céramique.
Les ions argon à haute énergie dans le plasma sont accélérés vers le matériau cible en raison du champ électrique.
Lorsque ces ions entrent en collision avec la cible, ils transfèrent leur énergie.
Les atomes de la cible sont alors éjectés ou "pulvérisés" dans la phase gazeuse.
Ces particules éjectées se déplacent ensuite et se déposent sur un substrat, formant un film mince.
5. Contrôle et amélioration du plasma
La qualité et la vitesse de la pulvérisation peuvent être contrôlées en ajustant des paramètres tels que la pression du gaz, la tension et la position du substrat.
Des techniques telles que la décharge luminescente et l'utilisation d'électrons secondaires peuvent améliorer l'ionisation du plasma.
Cela permet d'obtenir des taux de pulvérisation plus efficaces.
En résumé, le plasma est formé par l'ionisation d'un gaz tel que l'argon dans une chambre à vide à l'aide d'une haute tension.
Cela crée un plasma qui interagit avec un matériau cible pour éjecter et déposer des particules sur un substrat.
Ce processus est fondamental pour le dépôt de couches minces dans diverses applications industrielles.
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