Potencial de pulverización

En el caso de iones proyectiles con carga múltiple, una forma especial de selección de electrones puede ocurrir, que se llama pulverización latente. En estos casos, cuando los iones se recombinan durante el impacto en la superficie sólida (la formación de átomos huecos), la energía potencial almacenada en el ion cargado de múltiples (es decir, el ion del que el átomo neutro genera que el estado de carga) se libera la energía requerida). Este proceso de pulverización se caracteriza por la fuerte dependencia del rendimiento de pulverización observado en el estado de carga de los iones que impiden y ya puede ocurrir en las energías de impacto iones muy por debajo del umbral de pulverización física. La pulverización potencial solo se observa para ciertas especies objetivo y requiere una energía potencial mínima.

Grabado y pulverización química

La eliminación de átomos pulverizando con un gas inerte se llama molienda de iones o grabado de iones.La pulverización también puede desempeñar un papel en el grabado de iones reactivos (RIE), un proceso de plasma que utiliza iones químicamente activos y radicales libres, lo que puede aumentar significativamente los rendimientos de la pulverización en comparación con la pulverización puramente física. equipo para aumentar las tasas de pulverización. El mecanismo que conduce a la mejora de la pulverización no siempre está claro, aunque el caso del grabado de flúor de SI está en teóricamente bien modelado.La pulverización observada que ocurre por debajo de la energía umbral de la pulverización física también se conoce comúnmente como pulverización química. El mecanismo detrás de esta pulverización no siempre es clara y puede ser difícil de distinguir del grabado químico. A altas temperaturas, la pulverización química de carbono puede entenderse Como el debilitamiento de los enlaces en la muestra mediante iones entrantes, que luego se desorben mediante la activación térmica. La pulverización de materiales a base de carbono inducida por hidrógeno a bajas temperaturas se ha explicado como iones H entre los enlaces C-C y así romperlos , un mecanismo conocido como pulverización química rápida.

Aplicaciones y fenómenos

La pulverización ocurre solo cuando la energía cinética de las partículas incidentes es mucho más alta que la energía térmica convencional (>> 1 eV). Cuando use corriente continua (DC Sputtering), use un voltaje de 3-5 kV. Cuando se termina con la corriente alterna (pulverización de RF), la frecuencia es de alrededor de 14 MHz.

Limpieza de chalecos

La contaminación de las superficies sólidas se puede eliminar utilizando la pulverización física en el vacío. La limpieza de Sputter se usa comúnmente en la ciencia de la superficie, depósito de vacío y enchapado de iones. Sistema de vacío para preparar superficies ultracleas para estudios de difracción de electrones de baja energía (LEED). La limpieza de Sputter se ha convertido en una parte integral del proceso de placas de iones. Una técnica similar, la limpieza de plasma, se puede usar cuando la superficie a limpiar es grande. La limpieza tiene algunos problemas potenciales, como el sobrecalentamiento, la incorporación de gases en la región de la superficie, el daño del bombardeo (radiación) en la región de la superficie y el rugosidad de la superficie, particularmente si sobre hecho.Es importante tener un limpio Para no volver a contontaminar continuamente la superficie durante la limpieza de pulverización. La redeposición del material pulverizado en el sustrato también puede dar problemas, especialmente a altas presiones de pulverización. La pulverización de la superficie de un material compuesto o de aleación puede provocar que la composición de la superficie se cambie. A menudo la especie con la menor masa o la más alta es la que preferencialmente pulveriza de la superficie.

Deposición cinematográfica

La deposición de Sputter es un método para depositar películas delgadas mediante la pulverización, que implica grabar material de una fuente "objetivo " en un "sustrato ", como una oblea de silicio, célula solar, elemento óptico o muchas otras posibilidades. En contraste, la re-sputtering implica la reemisión del material depositado, por ejemplo, SiO2 también emplea un bombardeo de iones durante la deposición.Los átomos pulverizados se expulsan en la fase gaseosa, pero no están en equilibrio termodinámico y tienden a depositar en todas las superficies de la cámara de vacío. Un sustrato, como una oblea, colocado en la cámara, se cubrirá con una película delgada. La deposición de chalecos típicamente usa plasma de argón porque el argón es un gas inerte y no reacciona con el objetivo.

Daño

El daño por pulverización se define comúnmente durante la deposición de electrodos transparentes para dispositivos optoelectrónicos y generalmente resulta del bombardeo de especies energéticas en el sustrato. Las especies principales y la energía representativa involucrada en el proceso pueden enumerarse como (valores tomados de):

• Átomos pulverizados (iones) desde la superficie objetivo (~ 10EV), cuya formación depende principalmente de la energía de unión del material objetivo;

• Los iones negativos (del gas portador) formados en el plasma (~ 5-15 eV), cuya formación depende principalmente del potencial de plasma;

• Formación de iones negativos (hasta 400 eV) en la superficie objetivo, cuya formación depende principalmente del voltaje objetivo;

• Los iones positivos (~ 15 eV) formados en el plasma, cuya formación depende principalmente de la caída potencial frente al sustrato en el potencial flotante;

• Los átomos reflejados y los iones neutralizantes (20–50 eV) de la superficie objetivo, cuya formación depende principalmente de la calidad del gas de fondo y los elementos de pulverización.Como se muestra en la tabla anterior, los iones negativos formados en la superficie del objetivo y acelerados hacia el sustrato (por ejemplo, O- e interno de la pulverización de Ito) adquieren energía máxima, que está determinada por el potencial entre el objetivo y el potencial plasmático. Aunque el flujo de partículas energéticas es un parámetro importante, en el caso de la deposición reactiva de óxidos, los o-iones negativos energéticos también son las especies más abundantes en el plasma. Sin embargo, en algunas tecnologías de dispositivos, la energía de otros iones/átomos (como AR+, AR0 o In0) en la descarga ya puede ser suficiente para disociar enlaces superficiales o grabar capas blandas. Además, la transferencia de momento del plasma (AR, iones de oxígeno) o partículas energéticas pulverizadas desde el objetivo puede afectar o incluso aumentar la temperatura del sustrato lo suficiente como para desencadenar la degradación física (por ejemplo) o degradación térmica de las capas de sustrato sensibles (por ejemplo, halide de metal de film de filmes delgados Perovskita de material).Esto afecta las propiedades funcionales de las capas de transporte de carga y pasivación subyacente, así como el absorbedor fotoactivo o emisor, el rendimiento del dispositivo de erosión. Por ejemplo, debido al daño de pulverización, consecuencias interfaciales inevitables, como el fijación de nivel de fermi causado por la brecha interfacial relacionada con el daño Los estados pueden surgir, lo que lleva a la formación de barreras Schottky que obstaculizan el transporte de transportistas. El daño por pulverización también puede afectar la eficiencia de dopaje del material y la vida útil de los portadores de carga excesivo en materiales fotoactivos; En algunos casos, dependiendo de su extensión, dicho daño incluso puede conducir a una resistencia de derivación reducida.