La pulvérisation ionique est un processus au cours duquel des atomes sont éjectés d'une surface solide lorsqu'elle est bombardée par des atomes ou des molécules ionisés et accélérés.
Ce phénomène est couramment utilisé dans diverses applications telles que la formation de couches minces sur une surface solide, le revêtement d'échantillons et la gravure ionique.
Qu'est-ce que la pulvérisation ionique ? 7 points clés à comprendre
1. Le processus de pulvérisation ionique
Le processus consiste à concentrer un faisceau d'atomes ou de molécules ionisés sur un matériau cible, également appelé cathode.
Le matériau cible est placé dans une chambre à vide remplie d'atomes de gaz inertes.
Le matériau cible est chargé négativement, ce qui le transforme en cathode et provoque un flux d'électrons libres.
Ces électrons libres entrent en collision avec les électrons entourant les atomes de gaz, les chassent et les transforment en ions chargés positivement et à haute énergie.
2. Le rôle des ions chargés positivement
Les ions chargés positivement sont ensuite attirés vers la cathode.
Lorsqu'ils entrent en collision avec le matériau cible à grande vitesse, ils détachent des particules de taille atomique de la surface de la cathode.
Ces particules pulvérisées traversent ensuite la chambre à vide et atterrissent sur un substrat, créant une fine pellicule d'ions cibles éjectés.
3. Avantages de la pulvérisation ionique
L'un des avantages de la pulvérisation ionique est qu'elle permet d'obtenir une densité et une qualité de film élevées, car les ions possèdent la même direction et la même énergie.
Ce procédé est couramment utilisé dans la production de films minces de haute qualité pour diverses applications.
4. La pulvérisation en tant que processus physique
La pulvérisation est un processus physique qui implique l'éjection d'atomes d'un matériau cible à l'état solide dans la phase gazeuse en bombardant le matériau avec des ions énergétiques, généralement des ions de gaz rares.
Elle est couramment utilisée comme technique de dépôt dans des environnements sous vide poussé, connus sous le nom de dépôt par pulvérisation cathodique.
En outre, la pulvérisation est utilisée comme méthode de nettoyage pour préparer des surfaces de haute pureté et comme technique analytique pour analyser la composition chimique des surfaces.
5. Le rôle du plasma dans la pulvérisation
Le processus de pulvérisation consiste à utiliser l'énergie d'un plasma, qui est un gaz partiellement ionisé, pour bombarder la surface d'un matériau cible ou d'une cathode.
Les ions du plasma sont accélérés par un champ électrique vers la cible, ce qui provoque une série de processus de transfert de quantité de mouvement entre les ions et le matériau cible.
Ces processus entraînent l'éjection d'atomes du matériau cible dans la phase gazeuse de la chambre de revêtement.
6. Le mécanisme de la pulvérisation cathodique
Dans une chambre à basse pression, les particules cibles éjectées peuvent voler en ligne de mire ou être ionisées et accélérées par des forces électriques vers un substrat.
Une fois qu'elles atteignent le substrat, elles sont adsorbées et deviennent partie intégrante du film mince en cours de développement.
La pulvérisation est en grande partie due à l'échange d'énergie entre les ions et les atomes dans le matériau cible en raison des collisions.
Lorsqu'un ion entre en collision avec un groupe d'atomes dans le matériau cible, les collisions ultérieures entre les atomes peuvent entraîner l'éjection d'une partie des atomes de surface hors du groupe.
Le rendement de pulvérisation, qui est le nombre d'atomes éjectés de la surface par ion incident, est une mesure importante de l'efficacité du processus de pulvérisation.
7. Types de procédés de pulvérisation
Il existe différents types de procédés de pulvérisation, notamment la pulvérisation par faisceau d'ions, la pulvérisation par diode et la pulvérisation magnétron.
Dans la pulvérisation magnétron, une haute tension est appliquée à un gaz à basse pression, généralement de l'argon, pour créer un plasma à haute énergie.
Le plasma est constitué d'électrons et d'ions gazeux.
Les ions énergisés du plasma frappent une cible composée du matériau de revêtement souhaité, provoquant l'éjection des atomes de la cible et leur liaison avec ceux du substrat.
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