Le plasma est formé lors de la pulvérisation par un processus appelé ionisation gazeuse, qui consiste à créer un environnement gazeux à basse pression à l'intérieur d'une chambre à vide et à introduire un gaz tel que l'argon. Une haute tension est ensuite appliquée au gaz, ce qui ionise les atomes et crée un plasma.
Explication détaillée :
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Chambre à vide et gaz Introduction :
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Le processus commence par l'évacuation d'une chambre pour créer un vide. Cette étape est cruciale car elle réduit le nombre de molécules d'air et d'autres contaminants susceptibles d'interférer avec le processus de pulvérisation. Une fois le niveau de vide souhaité 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.Ionisation du gaz :
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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, en éliminant les électrons et en créant des ions d'argon chargés positivement et des électrons libres. Le potentiel d'ionisation de l'argon est d'environ 15,8 électronvolts (eV), ce qui correspond à 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, un état de la matière dans lequel les électrons ont été arrachés aux atomes.
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Formation du plasma :
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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, qui entretient le processus d'ionisation et maintient le plasma actif.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, ce qui entraîne l'éjection ou la "pulvérisation" d'atomes de la cible dans la phase gazeuse. Ces particules éjectées se déplacent ensuite et se déposent sur un substrat, formant un film mince.
Contrôle et amélioration du plasma :
