Plasmasputtern ist ein Verfahren, das bei der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD) zur Abscheidung dünner Schichten auf einem Substrat eingesetzt wird. Dabei werden Atome aus der Oberfläche eines Zielmaterials herausgeschleudert, wenn sie von hochenergetischen Teilchen, in der Regel Ionen aus einem Plasma, getroffen werden. Hier finden Sie eine detaillierte Erklärung, wie das Plasmasputtern funktioniert:
Bildung eines Plasmas:
Der Prozess beginnt mit der Einleitung eines Edelgases, in der Regel Argon, in eine Vakuumkammer. Der Druck in der Kammer wird auf einem bestimmten Niveau gehalten, normalerweise bis zu 0,1 Torr. Eine Gleichstrom- oder HF-Stromquelle ionisiert dann das Argongas und erzeugt ein Plasma. Dieses Plasma enthält Argon-Ionen und freie Elektronen, die sich nahezu im Gleichgewicht befinden.Ionenbombardierung:
In der Plasmaumgebung werden die Argon-Ionen durch Anlegen einer Spannung auf das Targetmaterial (Kathode) beschleunigt. Das Target ist das Material, aus dem die Atome gesputtert werden sollen. Wenn diese Ionen auf das Target treffen, übertragen sie ihre Energie auf die Target-Atome, so dass einige von ihnen aus der Oberfläche herausgeschleudert werden. Dieser Vorgang wird als Sputtern bezeichnet.
Sputtering-Rate:
Die Rate, mit der Atome aus dem Target gesputtert werden, wird von mehreren Faktoren beeinflusst, darunter die Sputterausbeute, das Molgewicht des Targets, die Materialdichte und die Ionenstromdichte. Die Sputterrate kann mathematisch wie folgt dargestellt werden:[ \text{Sputtering rate} = \frac{MSj}{pN_Ae} ]
wobei ( M ) das Molgewicht des Targets, ( S ) die Sputterausbeute, ( j ) die Ionenstromdichte, ( p ) die Materialdichte, ( N_A ) die Avogadrosche Zahl und ( e ) die Ladung eines Elektrons ist.Abscheidung von Dünnschichten:
Die aus dem Target herausgeschleuderten Atome wandern durch das Plasma und lagern sich schließlich auf einem Substrat ab und bilden einen dünnen Film. Dieser Abscheidungsprozess ist entscheidend für Anwendungen, die präzise und hochwertige Beschichtungen erfordern, wie z. B. bei LED-Anzeigen, optischen Filtern und Präzisionsoptik.
Magnetron-Zerstäubung:
