L'effet de la pression de pulvérisation sur les caractéristiques des films minces est significatif.
Il influence le processus de dépôt, les propriétés du film et l'efficacité globale du processus de pulvérisation.
La pulvérisation nécessite une pression plus élevée que l'évaporation thermique ou par faisceau d'électrons.
Cela est dû à la nécessité d'un gaz de traitement pour faciliter la génération d'ions pour le bombardement de la cible.
Cette pression plus élevée affecte le libre parcours moyen des particules, l'angle et l'énergie de dépôt, ainsi que l'incorporation du gaz de traitement dans le film.
Ces facteurs peuvent entraîner des défauts microstructuraux.
4 facteurs clés à connaître sur la pression de pulvérisation
1. Pression et trajet libre moyen
Dans la pulvérisation cathodique, la pression est généralement maintenue à un niveau où le libre parcours moyen des particules est beaucoup plus court que dans des systèmes tels que l'évaporation thermique ou par faisceau d'électrons.
À des pressions de l'ordre de 10^-3 Torr dans la pulvérisation, le trajet libre moyen n'est que d'environ 5 centimètres.
C'est nettement plus court que les 100 mètres observés à 10^-8 Torr dans les systèmes d'évaporation sous vide.
Ce court trajet libre moyen entraîne de multiples collisions entre les particules pulvérisées avant qu'elles n'atteignent le substrat.
Cela affecte leur angle de dépôt final et leur énergie.
2. Angle et énergie de dépôt
En raison de la densité élevée du gaz de traitement et des collisions qui en résultent, les atomes pulvérisés arrivent sur le substrat sous différents angles.
Ils n'arrivent pas seulement à la normale de la surface.
Cette incidence non normale peut conduire à une meilleure couverture des parois latérales.
La pulvérisation est donc avantageuse pour les revêtements conformes, mais moins adaptée aux processus de décollage.
L'énergie des atomes déposés est également influencée par la pression du gaz et la tension de la cible.
Cela contribue à chauffer le substrat pendant le dépôt.
3. Incorporation du gaz de traitement et défauts microstructuraux
La présence d'un gaz de traitement abondant à proximité du substrat peut entraîner son absorption dans le film en cours de croissance.
Cela peut potentiellement provoquer des défauts de microstructure.
Cet effet est particulièrement important dans le cas de la pulvérisation réactive.
Dans ce cas, la gestion de la pression est cruciale pour éviter l'"empoisonnement" de la surface de la cible par les gaz réactifs.
Cela peut entraver la croissance du film et augmenter les défauts.
4. Réglage des propriétés du film
La pression dans les systèmes de pulvérisation peut être réglée pour ajuster la tension et la chimie du film.
En manipulant la puissance du plasma et les paramètres de pression, et en introduisant des gaz réactifs pendant le dépôt, il est possible d'adapter les propriétés des films minces pour répondre à des exigences spécifiques.
En résumé, la pression dans les systèmes de pulvérisation joue un rôle essentiel dans la détermination de l'efficacité et de la qualité du dépôt de couches minces.
Elle affecte le libre parcours moyen des particules, l'angle et l'énergie de dépôt, l'incorporation du gaz de traitement dans le film et la capacité d'ajuster les propriétés du film.
Une bonne gestion de la pression de pulvérisation est essentielle pour obtenir les caractéristiques souhaitées du film et optimiser le processus de pulvérisation.
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