La pulvérisation est une technique de dépôt physique en phase vapeur (PVD) utilisée pour déposer des couches minces de matériaux sur un substrat. Elle implique l'utilisation d'un gaz ionisé pour ablater un matériau cible, ce qui provoque l'éjection des atomes de la cible et leur dépôt sur le substrat, formant ainsi un revêtement mince, uniforme et très pur. Ce procédé est polyvalent et peut être utilisé sur une grande variété de substrats, y compris ceux qui ne sont pas conducteurs d'électricité.
Types de pulvérisation :
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Les techniques de pulvérisation sont classées en plusieurs catégories, chacune convenant à des applications différentes :Pulvérisation à courant continu (CC) :
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Il s'agit de la forme la plus simple de pulvérisation, dans laquelle un courant continu est appliqué au matériau cible, ce qui provoque l'éjection d'atomes lorsqu'ils sont bombardés par les ions du plasma.Pulvérisation par radiofréquence (RF) :
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La pulvérisation par radiofréquence utilise la puissance de la radiofréquence pour générer le plasma. Cette méthode est particulièrement utile pour déposer des matériaux isolants, car elle n'exige pas que la cible soit conductrice.Pulvérisation à moyenne fréquence (MF) :
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Cette technique utilise une fréquence située entre le courant continu et la radiofréquence, combinant certains des avantages des deux. Elle est efficace pour déposer des matériaux difficiles à pulvériser en utilisant uniquement le courant continu ou la radiofréquence.Pulvérisation DC pulsée :
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Cette méthode utilise un courant continu pulsé qui permet de réduire les effets de charge sur les substrats isolants et d'améliorer la qualité du film.Pulvérisation magnétron par impulsion à haute puissance (HiPIMS) :
Le procédé HiPIMS utilise des impulsions de très haute puissance pour créer un plasma dense, ce qui entraîne une ionisation plus importante des particules pulvérisées. Il en résulte des films avec une meilleure adhérence et des structures plus denses.Processus de pulvérisation :
Le processus de pulvérisation commence par le placement du substrat dans une chambre à vide remplie d'un gaz inerte, généralement de l'argon. Le matériau cible, qui doit être déposé, est chargé négativement, ce qui le transforme en cathode. Cette charge provoque un flux d'électrons libres à partir de la cible, qui entrent ensuite en collision avec les atomes de gaz, les ionisant. Ces atomes de gaz ionisés (ions) sont accélérés vers la cible par le champ électrique, entrent en collision avec elle et provoquent l'éjection d'atomes de la surface de la cible. Ces atomes éjectés traversent ensuite le vide et se déposent sur le substrat, formant un film mince.
Applications de la pulvérisation cathodique :
La pulvérisation est largement utilisée dans diverses industries en raison de sa capacité à créer des films minces de haute qualité. Elle est utilisée dans la fabrication de semi-conducteurs, de dispositifs optiques, de cellules solaires et pour le revêtement de matériaux dans l'électronique et les dispositifs de stockage de données tels que les CD et les lecteurs de disques. Cette technique est également précieuse pour la recherche, car elle permet de créer des structures de couches minces précises pour des expériences analytiques et dans le domaine des nanotechnologies.
