Le rendement de pulvérisation d'une cible est le nombre moyen d'atomes éjectés de la cible par ion incident. Ce rendement dépend de plusieurs facteurs, notamment l'énergie cinétique et la masse des ions, la masse des atomes de la cible, l'énergie de liaison des atomes de la surface, l'angle d'incidence des ions et l'énergie avec laquelle les ions frappent la cible.
Facteurs affectant le rendement de la pulvérisation :
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Énergie cinétique et masse des ions : Le rendement de la pulvérisation augmente avec l'énergie et la masse des ions incidents. Il existe un seuil d'énergie minimum (généralement de 30 à 50 eV) nécessaire pour éjecter un atome de la cible. Au-delà de ce seuil, le rendement augmente rapidement dans un premier temps, puis s'aplanit au fur et à mesure que l'énergie des ions augmente, car les ions plus énergétiques déposent leur énergie plus profondément dans la cible, ce qui réduit l'efficacité à la surface.
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Masse des atomes de la cible : Le rapport entre les masses de l'ion et de l'atome cible influe sur le transfert de quantité de mouvement. Pour les atomes cibles légers, le rendement maximal est atteint lorsque la masse de la cible et celle de l'ion sont à peu près égales. Toutefois, à mesure que la masse des atomes cibles augmente, le rapport de masse optimal se déplace vers des ions de masse plus élevée.
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Énergie de liaison des atomes de surface : L'énergie de liaison entre les atomes du matériau cible joue également un rôle crucial. Des énergies de liaison plus élevées nécessitent plus d'énergie pour déloger les atomes, ce qui affecte le rendement de la pulvérisation.
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Angle d'incidence : L'angle sous lequel les ions frappent la surface du matériau cible peut affecter de manière significative le rendement de la pulvérisation. En général, des angles plus prononcés peuvent améliorer le rendement en raison d'un transfert d'énergie plus direct vers les atomes de la surface.
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Autres facteurs : D'autres facteurs tels que la présence d'un champ magnétique (dans la pulvérisation magnétron), la pression du gaz plasmatique et la technique de pulvérisation spécifique (par exemple, faisceau d'ions, pulvérisation réactive) peuvent également influencer le rendement de la pulvérisation.
Rendement de la pulvérisation en pratique :
Dans les applications pratiques, telles que le dépôt par pulvérisation, le rendement de la pulvérisation est crucial car il affecte directement la vitesse de dépôt. Le rendement peut varier considérablement en fonction du matériau cible et des conditions du processus de pulvérisation. Par exemple, à une énergie ionique de 600 eV, différents matériaux présenteront des rendements de pulvérisation différents, qui sont influencés par les facteurs mentionnés ci-dessus.Conclusion :
Le rendement de pulvérisation est un paramètre complexe déterminé par l'interaction des ions incidents avec le matériau cible. Il est essentiel de comprendre et de contrôler ces interactions pour optimiser les processus de pulvérisation dans diverses applications industrielles et de recherche.
