Dans la pulvérisation, les gaz sont principalement utilisés pour faciliter le dépôt de films minces sur un substrat. Le choix du gaz dépend des propriétés souhaitées du matériau et du type de matériau cible. Les gaz inertes tels que l'argon, le néon, le krypton et le xénon sont couramment utilisés en raison de leur nature non réactive, tandis que les gaz réactifs tels que l'oxygène, l'azote, le dioxyde de carbone, l'acétylène et le méthane sont utilisés pour déposer des composés spécifiques tels que les oxydes, les nitrures et les carbures.
Gaz inertes :
- Argon (Ar) : L'argon est le gaz le plus couramment utilisé dans la pulvérisation cathodique en raison de son taux de pulvérisation élevé, de sa nature inerte, de son faible prix et de sa grande pureté. Il convient à une large gamme d'applications et de matériaux.
- Néon (Ne) : Le néon est préféré pour la pulvérisation d'éléments légers car son poids atomique correspond étroitement à celui de ces éléments, ce qui garantit un transfert efficace de la quantité de mouvement.
- Krypton (Kr) et Xénon (Xe) : Ces gaz sont utilisés pour la pulvérisation des éléments lourds. Leur poids atomique plus élevé que celui de l'argon permet un meilleur transfert de quantité de mouvement, ce qui est crucial pour la pulvérisation efficace de matériaux cibles plus lourds.
Gaz réactifs :
- Oxygène (O2) : Utilisé pour déposer des films d'oxyde tels que l'oxyde d'aluminium (Al2O3), le dioxyde de silicium (SiO2), le dioxyde de titane (TiO2) et d'autres. L'oxygène réagit avec le matériau cible pour former l'oxyde souhaité sur le substrat.
- Azote (N2) : Contribue au dépôt de films de nitrure comme le nitrure de titane (TiN), le nitrure de zirconium (ZrN) et d'autres. L'azote réagit avec le matériau cible pour former des nitrures.
- Dioxyde de carbone (CO2) : Utilisé pour déposer des revêtements d'oxyde, où le dioxyde de carbone réagit avec le matériau cible pour former des oxydes.
- Acétylène (C2H2) et méthane (CH4) : Ces gaz sont utilisés pour le dépôt de films de métal-DLC (diamond-like carbon), de carbure hydrogéné et de carbo-nitrure. Ils réagissent avec le matériau cible pour former ces composés complexes.
Combinaison de gaz :
Dans de nombreux procédés de pulvérisation, une combinaison de gaz inertes et réactifs est utilisée. Par exemple, l'argon est souvent utilisé en conjonction avec l'oxygène ou l'azote pour contrôler les réactions chimiques qui se produisent pendant la pulvérisation. Cela permet un contrôle précis de la composition et des propriétés des films déposés.Contrôle du processus :
Le choix du gaz et de sa pression dans la chambre de pulvérisation affecte de manière significative l'énergie et la distribution des particules impactant la cible, influençant la vitesse et la qualité du dépôt du film. Les experts peuvent régler ces paramètres avec précision pour obtenir la microstructure et les propriétés souhaitées du film.
