Що таке Sputtering?

Напилення – це процес, при якій частинок є викидається з тверді цільової матеріалу через бомбардування цільової енергійних частинок, особливо газу іонів в лабораторних умовах. Це відбувається тільки при Кінетична енергія вхідних частинок є набагато вище, ніж звичайні теплової енергії (1 eV). Цей процес може привести, під час тривалого ion або плазма бомбардування матеріалу, щоб істотна ерозія матеріалів і таким чином може бути шкідливим. З іншого боку, він часто використовується для осадження тонких плівок, травлення і аналітичні методи. Sputtering це зробити в режимі за допомогою напруги постійного струму (DC напилення) або напругою змінного струму (РФ напилення). В DC напилення, напруга встановлюється від 3-5 кВ і в РФ напилення, блок живлення розташований на 14 МГц. за рахунок застосування змінного струму, Іони всередині плазми коливатися, що призводить до збільшення рівня плазми.

Фізика напилення

Фізичні напиленняобумовлено імпульс обміну між іонів та атомів в цільової матеріалів, може бути спричинено збігом.

Інцидент Іони вирушили зіткнення cascades в ціль. Такі каскади віддачі і досягти цільової поверхні з енергією, більше, ніж поверхнева енергія зв'язку, атома б витягнути і цей процес відомий як напилення. Якщо мета знаходиться тонких атомної масштабі, зіткнення Каскад може досягати задньою стороною мети і атомами можна уникнути поверхнева енергія "у передачі". Середня кількість атомів виселені цільової за інцидент ion називається розпилення врожайність і залежить від ion інцидент кут, енергії ion, маси Іон і цільової атомів, поверхнева енергія зв'язку атомів в ціль. Для кристалічних цільової орієнтації осей crystal по відношенню до цільової поверхні є актуальним.

Первинний частинки для процесу sputtering можуть бути поставлені в ряді напрямків: наприклад, плазму, послугамиіонним джерелом, корисну можливість, або радіоактивні матеріали, випромінюючих альфа-частинки.

Модель для опису напилення Каскад режиму для аморфної плоских цілей є Томпсона аналітичної моделі. Алгоритм, який імітує напилення основі квантової механічного очищення, включаючи електрони зачистки на високих енергій реалізований у програмі TRIM.

Інший механізм з фізичної напилення є тепло Спайка напилення. Це може статися, коли твердих досить щільна, а потім вхідних ion важкі достатньо, що зіткнення відбуваються дуже близько до один одного. Потім двійкові зіткнення наближення більше не є припустимим, але досить размололі процес слід розуміти як багаточастинкових процес. Щільні зіткненнях викликають тепло Спайка (також звані теплової spike), який по суті тане кристал локально. Якщо досить близько до поверхні розплавленого зони, через потік рідини до поверхні і/або microexplosions може напилення велику кількість атомів. Тепло Спайка напилення є найбільш важливим для важких іонів (сказати Xe або Au або кластера іонів) з енергій в keV МеВ діапазон бомбардують щільна, але м'яких металів з низькою плавлення (Ag, Au, Pb, і т. д.). Тепло spike напилення часто збільшується nonlinearly з енергії і може для малого кластеру іонів призвести до драматичних напилення врожайність на кластері ордена 10000.

Фізичні напилення має добре визначену мінімальну енергії поріг дорівнює або перевищує ion енергії, на якій максимум енергії передачі ion до зразка atom складає поверхні атома, енергія зв'язку. Цей поріг зазвичай знаходиться десь у діапазоні eV 10-100.

Пільгові напилення може відбуватися на початку при бомбардуванні багатокомпонентних тверді цільової, і немає не твердотільні дифузії. Якщо передача енергії є більш ефективним, до одного з компонентів цільових та/або менш рішуче прив'язано до твердих, це буде більш ефективно, ніж інші напилення. Якщо в AB сплав компонент A розпорошених переважне, поверхня твердих буде під час тривалого бомбардування, стати збагачені компонент B, тим самим підвищуючи ймовірність того, що Б розпорошених таких що склад sputtered матеріалу повернуся в кінцевому підсумку до б..