Le plasma est créé par un processus appelé ionisation gazeuse, qui implique l'introduction d'un gaz inerte à basse pression, généralement de l'argon, dans une chambre à vide. Une haute tension est ensuite appliquée au gaz, ionisant les atomes et créant un plasma. La tension nécessaire dépend du gaz utilisé et de sa pression, l'argon nécessitant généralement environ 15,8 électronvolts (eV) pour l'ionisation.
La génération du plasma est cruciale pour le processus de pulvérisation car elle permet de bombarder le matériau cible avec des ions gazeux. Lorsque le plasma est généré à proximité du matériau cible, les ions gazeux entrent en collision avec la surface de la cible, délogeant les atomes de la surface et les éjectant dans la phase gazeuse. Ces atomes éjectés se déplacent ensuite dans le gaz de pulvérisation à basse pression pour atteindre le substrat, où ils se condensent et forment un film mince.
L'efficacité du processus de pulvérisation, caractérisée par le nombre d'atomes cibles éjectés par ion incident, est influencée par plusieurs facteurs, notamment la masse des ions, l'angle d'incidence, les atomes cibles et l'énergie de l'ion incident. Le rendement de la pulvérisation, qui varie en fonction des conditions de pulvérisation et des matériaux cibles, est un paramètre clé qui détermine l'efficacité du processus.
Dans la pulvérisation magnétron, un type spécifique de dépôt en phase vapeur par plasma (PVD), un plasma est créé et les ions chargés positivement du plasma sont accélérés par un champ électrique vers une électrode chargée négativement ou "cible". Les ions positifs, accélérés par des potentiels allant de quelques centaines à quelques milliers d'électronvolts, frappent la cible avec suffisamment de force pour déloger et éjecter les atomes. Ces atomes sont éjectés selon une distribution cosinus en ligne de mire à partir de la face de la cible et se condensent sur les surfaces placées à proximité de la cathode de pulvérisation magnétron.
Le taux de pulvérisation, qui est le nombre de monocouches par seconde pulvérisées sur la surface d'une cible, est déterminé par le rendement de pulvérisation, le poids molaire de la cible, la densité du matériau et la densité du courant ionique. Ce taux peut être contrôlé en réglant diverses conditions de pulvérisation telles que la puissance/tension appliquée, la pression du gaz de pulvérisation et la distance entre le substrat et la cible, influençant ainsi les propriétés du film mince déposé, y compris sa composition et son épaisseur.
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