Что такое Sputtering?

Напыление представляет собой процесс, согласно которому частицы выбрасываются из твердого целевого материала из-за бомбардировки мишени энергичных частиц, особенно в газовых ионов в лаборатории. Это происходит только когда кинетическая энергия частиц входящее намного выше, чем обычных тепловой энергии (1 eV). Этот процесс может привести, при длительном Ион или плазмы бомбардировки материала, к существенной эрозии материалов и таким образом может быть вредным. С другой стороны, он часто используется для осаждения тонких пленок, травильных и аналитических методов. Sputtering делается либо с помощью напряжения постоянного тока (DC напыление) или переменного напряжения (RF напылением). В DC распыления напряжение устанавливается от 3-5 кв и в РФ распыления, источник питания установлен на 14 МГц. вследствие применения переменного тока, ионов внутри плазмы колебаться, что приводит к увеличению уровня плазмы.

Физики распыления

Физического распыленияЭто обусловлено импульс обмену между ионами и атомов в целевой материалы, из-за столкновений.

Инцидент ионов отправились столкновения каскады в целевом объекте. Когда такие каскады отдачи и достичь целевой поверхности с энергией больше, чем энергия поверхности, атом будет извлечен, и этот процесс известен как распыления. Если целевой объект является тонкая атомного масштаба, Каскад столкновений может достигать на обратной стороне целевого и атомы могут избежать поверхности binding энергия «в передаче». Среднее количество атомов, выбрасывается из целевого за инцидент Ион называется распыления доходность и зависит от инцидента угол Ион, энергия иона, масс атомов, ионов и целевых и поверхностная энергия атомов в целевом объекте. Для кристаллических целевой ориентации осей кристалла относительно поверхности целевого актуальна.

Первичных частиц для процесса распыления может поставляться в ряде способами: например, плазмы,Источник ионов, ускорителя или радиоактивного материала, испуская альфа-частиц.

Модель для описания распыления в режим каскада для аморфных плоский целей является аналитическая модель Томпсона. В программе TRIM реализован алгоритм, который имитирует распыления на основе квантовой механической обработки, включая зачистки на высокой энергии электронов.

Другой механизм физического распыления является тепла Спайк распыления. Это может произойти, когда тела достаточно плотной, и затем входящие ионов тяжелых достаточно, что столкновения происходят очень близко друг к другу. Затем двоичный столкновения приближение больше не действителен, но скорее Столкновительное процесс следует понимать как процесс многих тел. Плотные столкновений побудить тепла Спайк (также называемый термического пика), который по существу плавит кристалл локально. Если расплавленной зоны достаточно близко к поверхности, из-за потока жидкости на поверхность и/или микровзрывы может распыления большое количество атомов. Тепла Спайк распыления является наиболее важным для тяжелых ионов (скажем Xe или Au или кластера ионов) с энергиями в диапазоне кэВ МЭВ бомбардировки плотной, но мягкой металлов с низкой температурой плавления (Ag, Au, Pb, и т.д.). Тепла Спайк магнетронное часто увеличивает нелинейно с энергией и для небольших кластеров ионов может привести к драматическим распыления урожайности в кластере порядка 10 000.

Физического распыления имеет четко определенной минимальной энергии порог равен или больше, чем энергии ионов, при которой максимум энергии передачи иона атом образца равняется binding энергия поверхности атома. Этот порог обычно находится где-то в диапазоне 10 – 100 эВ.

Преференциальные распыления может произойти в начале при бомбардировке многокомпонентных твердых целевой и нет никакого твердого диффузии. Если передача энергии является более эффективным в один из целевых компонентов и/или более менее сильно привязан к твердой, она будет более эффективно, чем другие распыления. Если в AB сплава компонент A распыленных преференциально, на поверхности твердого тела во время продолжительной бомбардировки, стать обогащенный в компоненте B, тем самым увеличивая вероятность того, что B является распыленных такие что состав распыленных материала в конечном счете вернется в AB.