Die Sputterausbeute hängt von mehreren Schlüsselfaktoren ab: der Energie der einfallenden Ionen, den Massen der Ionen und der Targetatome sowie der Bindungsenergie der Atome im Festkörper. Diese Faktoren beeinflussen, wie effektiv die Atome während des Sputterprozesses aus dem Targetmaterial herausgeschleudert werden.
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Energie der einfallenden Ionen: Die Energie der auf das Targetmaterial auftreffenden Ionen ist entscheidend. Im Bereich von 10 bis 5000 eV steigt die Sputterausbeute mit zunehmender Energie der einfallenden Ionen. Dies liegt daran, dass Ionen mit höherer Energie mehr kinetische Energie auf die Target-Atome übertragen können, was deren Ausstoß von der Oberfläche erleichtert.
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Massen der Ionen und Zielatome: Die Masse der einfallenden Ionen und die Masse der Zielatome spielen ebenfalls eine wichtige Rolle. Im Allgemeinen steigt die Sputterausbeute mit der Masse der beschossenen Teilchen. Dies ist auf die erhöhte Impulsübertragung von schwereren Ionen auf die Zielatome zurückzuführen, wodurch sich die Wahrscheinlichkeit des Ausstoßes erhöht. In ähnlicher Weise beeinflusst die Masse der Zielatome, wie leicht sie verdrängt werden können; leichtere Zielatome lassen sich in der Regel leichter zerstäuben.
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Bindungsenergie von Atomen im Festkörper: Die Bindungsenergie der Atome im festen Zielmaterial bestimmt, wie stark sie an ihrem Platz gehalten werden. Höhere Bindungsenergien erfordern mehr Energie, um die Atome zu lösen, was sich auf die Sputterausbeute auswirkt. Materialien mit niedrigerer Bindungsenergie lassen sich leichter sputtern, da die einfallenden Ionen weniger Energie benötigen, um die Atombindungen zu überwinden.
Diese Faktoren werden bei praktischen Sputteranwendungen durch verschiedene Techniken beeinflusst, z. B. durch die Einstellung der Plasmaeigenschaften (z. B. Ionendichte), die Verwendung von HF-Leistung, das Anlegen von Magnetfeldern und die Einstellung von Vorspannungen. Diese Einstellungen tragen zur Optimierung der Sputterbedingungen bei, um die gewünschten Abscheideraten und Materialeigenschaften zu erreichen.
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