Zu den Parametern des Sputterns gehören Sputterstrom, Sputterspannung, Druck (Vakuum) in der Probenkammer, Abstand zwischen Target und Probe, Sputtergas, Targetdicke, Targetmaterial und Probenmaterial(ien). Diese Parameter haben einen erheblichen Einfluss auf die Abscheiderate, den Sputterprozess und die Beschichtungsqualität.
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Sputterstrom und -spannung: Diese Parameter wirken sich direkt auf die Energie und die Geschwindigkeit aus, mit der das Material vom Target abgetragen wird. Höhere Ströme und Spannungen erhöhen in der Regel die Sputterrate, müssen aber auch ausgeglichen werden, um eine Beschädigung des Targets oder Substrats zu verhindern.
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Druck (Vakuum) in der Probenkammer: Die Höhe des Vakuums ist von entscheidender Bedeutung, da sie die mittlere freie Weglänge der gesputterten Teilchen und die Effizienz des Sputterprozesses bestimmt. Bei niedrigerem Druck können die Partikel längere Strecken ohne Kollisionen zurücklegen, was die Abscheidungsrate und die Gleichmäßigkeit erhöht.
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Abstand vom Target zur Probe: Dieser Abstand wirkt sich auf die Energie und den Auftreffwinkel der gesputterten Teilchen auf dem Substrat aus und beeinflusst die Eigenschaften der Schicht wie Dicke und Gleichmäßigkeit.
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Sputtergas: In der Regel werden Inertgase wie Argon verwendet. Die Wahl des Gases hängt von der Atommasse des Zielmaterials ab, um eine effiziente Impulsübertragung zu erreichen. So ist beispielsweise Neon für leichte Elemente vorzuziehen, während Krypton oder Xenon für schwere Elemente verwendet werden.
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Dicke des Targets und Material: Die Dicke des Targets bestimmt die Langlebigkeit des Sputterprozesses, während der Materialtyp die Eigenschaften der abgeschiedenen Schicht beeinflusst. Verschiedene Materialien haben unterschiedliche Sputterausbeuten und erfordern spezifische Sputterbedingungen.
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Probenmaterial(e): Das Substratmaterial kann die Haftung, die Spannung und andere Eigenschaften der abgeschiedenen Schicht beeinflussen. Verschiedene Substrate können Anpassungen der Sputterparameter erfordern, um optimale Ergebnisse zu erzielen.
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Leistungsart: Gleichstrom eignet sich für leitende Materialien, während mit HF-Strom nicht leitende Materialien gesputtert werden können. Gepulster Gleichstrom bietet Vorteile bei reaktiven Sputterprozessen.
Die Gesamtheit dieser Parameter ermöglicht ein hohes Maß an Kontrolle über das Wachstum und die Mikrostruktur der Schicht und damit die Optimierung verschiedener Eigenschaften wie Dicke, Gleichmäßigkeit, Haftfestigkeit, Spannung, Kornstruktur und optische oder elektrische Eigenschaften. Die Komplexität dieser Parameter erfordert auch eine sorgfältige Überwachung und Anpassung, um die gewünschten Ergebnisse im Sputterprozess zu erzielen.
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