Sputtern ist ein vakuumgestütztes Verfahren, bei dem Atome aus einem festen Zielmaterial, dem so genannten Sputtertarget, herausgeschleudert und anschließend auf einem Substrat abgeschieden werden, um eine dünne Schicht mit bestimmten Eigenschaften zu bilden. Dieser Prozess wird durch den Beschuss des Targets mit energiereichen Teilchen, in der Regel Ionen, angetrieben, die bewirken, dass die Targetatome aus dem Materialgitter in den gasförmigen Zustand innerhalb der Beschichtungskammer ausgestoßen werden.
Ausführliche Erläuterung:
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Bombardierung des Targets:
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Der Sputterprozess beginnt mit der Einleitung eines kontrollierten Gases, normalerweise Argon, in eine Vakuumkammer. Ein elektrisches Feld wird angelegt, um das Gas zu ionisieren, wodurch ein Plasma entsteht. Die ionisierten Gasteilchen, die Ionen, werden dann durch das elektrische Feld auf das Target beschleunigt. Wenn diese Ionen mit dem Target zusammenstoßen, übertragen sie durch eine Reihe von teilweise unelastischen Stößen einen Impuls auf die Targetatome.Auswurf von Target-Atomen:
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Der durch den Ionenbeschuss übertragene Impuls bewirkt, dass die Zielatome mit ausreichender Energie zurückprallen, um die Oberflächenbindungsenergie des Zielmaterials zu überwinden. Dies führt dazu, dass die Target-Atome aus dem Materialgitter in den gasförmigen Zustand innerhalb der Beschichtungskammer ausgestoßen oder gesputtert werden. Die durchschnittliche Anzahl der pro einfallendem Ion ausgestoßenen Atome wird als Sputterausbeute bezeichnet, die von verschiedenen Faktoren wie dem Einfallswinkel des Ions, der Energie und den Massen der Ionen- und Targetatome abhängt.
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Abscheidung auf dem Substrat:
Die ausgestoßenen Targetatome wandern durch die Vakuumkammer und werden auf einem Substrat abgeschieden. Dieses Substrat kann aus verschiedenen Materialien wie Silizium, Glas oder geformten Kunststoffen bestehen. Die Atome lagern sich auf dem Substrat ab und bilden einen dünnen Film mit den gewünschten Eigenschaften wie Reflexionsvermögen, elektrischem oder ionischem Widerstand oder anderen spezifischen Merkmalen. Das Verfahren kann optimiert werden, um die Morphologie, Kornorientierung, Korngröße und Dichte des Films zu steuern.
Anwendungen und Bedeutung:
