Le rendement de pulvérisation des matériaux correspond au nombre moyen d'atomes éjectés de la surface d'un matériau cible à la suite de la collision de chaque ion. Ce rendement est influencé par plusieurs facteurs, notamment l'angle et l'énergie de l'impact de l'ion, le poids des ions et des atomes de la cible, l'énergie de liaison du matériau cible et les conditions opérationnelles telles que la pression du gaz plasmagène et l'intensité du champ magnétique.
Facteurs affectant le rendement de la pulvérisation :
- Angle et énergie de l'impact des ions : L'angle auquel les ions frappent la surface de la cible et l'énergie qu'ils transportent lors de la collision influencent considérablement le rendement de la pulvérisation. En général, les ions ayant une énergie plus élevée et ceux qui frappent à des angles plus perpendiculaires ont tendance à éjecter plus d'atomes de la surface de la cible.
- Poids des ions et des atomes de la cible : La masse des ions et des atomes cibles joue un rôle crucial. Des ions ou des atomes cibles plus lourds entraînent généralement des rendements de pulvérisation plus élevés en raison d'un transfert de quantité de mouvement plus important lors des collisions.
- Énergie de liaison du matériau cible : La force des liaisons entre les atomes du matériau cible influence la facilité avec laquelle les atomes peuvent être éjectés. Les matériaux ayant une énergie de liaison plus faible sont plus faciles à pulvériser et ont donc des rendements plus élevés.
- Conditions opérationnelles : Des facteurs tels que la pression du gaz plasmatique et la présence de champs magnétiques (en particulier dans le cas de la pulvérisation magnétron) peuvent modifier la densité et l'énergie des ions atteignant la cible, ce qui influe sur le rendement de la pulvérisation.
Rendement de la pulvérisation et dépôt de matériaux :
Le rendement de la pulvérisation a un impact direct sur la vitesse à laquelle le matériau peut être déposé sur un substrat, ce que l'on appelle le taux de pulvérisation. Ce taux est calculé à l'aide de la formule suivante[ \text{Taux de pulvérisation} = \frac{MSj}{pN_Ae} ]
où ( M ) est le poids molaire de la cible, ( S ) est le rendement de pulvérisation, ( j ) est la densité du courant ionique, ( p ) est la densité du matériau, ( N_A ) est le nombre d'Avogadro et ( e ) est la charge électronique. Cette formule illustre comment l'optimisation du rendement de la pulvérisation peut améliorer l'efficacité des processus de dépôt de couches minces.
Applications et limites de la pulvérisation :
