Sputtern ist in der Tat ein Abscheideverfahren, genauer gesagt eine Art der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD).
Bei diesem Verfahren wird Material aus einer "Target"-Quelle ausgestoßen, das sich dann auf einem "Substrat" ablagert.
Das Verfahren ist gekennzeichnet durch den physikalischen Ausstoß von Oberflächenatomen aus dem Target aufgrund der Impulsübertragung durch ein energiereiches, beschossenes Teilchen, in der Regel ein gasförmiges Ion aus einem Plasma oder einer Ionenkanone.
Ist Sputtern eine Abscheidung? 4 wichtige Punkte zum Verständnis
1. Mechanismus des Sputterns
Beim Sputtern werden mit Hilfe eines gasförmigen Plasmas Atome von der Oberfläche eines festen Zielmaterials abgelöst.
Bei dem Target handelt es sich in der Regel um eine Platte aus dem Material, das auf Substrate aufgebracht werden soll.
Das Verfahren beginnt mit der Einleitung eines kontrollierten Gases, in der Regel Argon, in eine Vakuumkammer.
Dann wird elektrische Energie an eine Kathode angelegt, wodurch ein sich selbst erhaltendes Plasma entsteht.
Die Ionen aus dem Plasma stoßen mit dem Target zusammen, wodurch die Atome aufgrund der Impulsübertragung herausgeschleudert werden.
2. Abscheidung auf Substraten
Die aus dem Target herausgeschleuderten Atome wandern durch das Vakuum oder die Niederdruckgasumgebung und lagern sich auf dem Substrat ab.
Diese Abscheidung kann unter verschiedenen Druckbedingungen erfolgen: In einem Vakuum oder Niederdruckgas (<5 mTorr) unterliegen die gesputterten Teilchen keinen Gasphasenkollisionen, bevor sie das Substrat erreichen.
Bei höherem Gasdruck (5-15 mTorr) können die energiereichen Teilchen vor der Abscheidung durch Gasphasenkollisionen thermalisiert werden.
3. Merkmale von gesputterten Schichten
Gesputterte Schichten sind bekannt für ihre hervorragende Gleichmäßigkeit, Dichte, Reinheit und Haftung.
Diese Methode ermöglicht die Herstellung von Legierungen mit präziser Zusammensetzung durch konventionelles Sputtern oder die Erzeugung von Verbindungen wie Oxiden und Nitriden durch reaktives Sputtern.
Die kinetische Energie der beim Sputtern ausgestoßenen Atome ist in der Regel höher als die der aufgedampften Materialien, was ihre Haftung auf dem Substrat verbessert.
4. Vorteile des Sputterns
Ein wesentlicher Vorteil des Sputterns ist die Möglichkeit, Materialien mit sehr hohen Schmelzpunkten abzuscheiden, die mit anderen Methoden nur schwer zu verarbeiten sind.
Außerdem kann das Verfahren so gesteuert werden, dass die Materialien von unten nach oben oder von oben nach unten abgeschieden werden, was eine große Flexibilität bei der Filmbildung bietet.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Sputtern ein vielseitiges und effektives PVD-Verfahren ist, das für die Abscheidung von Dünnschichten in verschiedenen Industriezweigen eingesetzt wird, darunter Halbleiter, optische Geräte und Datenspeicher.
Die Fähigkeit, hochwertige, haftende Schichten aus einer Vielzahl von Materialien herzustellen, macht es zu einer wertvollen Technik in der Materialwissenschaft und -technik.
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