Das reaktive DC-Sputtern ist ein spezielles Verfahren zur Abscheidung von Verbundwerkstoffen oder Schichten, die nicht rein metallisch sind.
Bei dieser Technik wird ein reaktives Gas in den Sputterprozess eingeführt.
Das Zielmaterial ist in der Regel ein Metall, und das reaktive Gas reagiert mit den gesputterten Metallatomen und bildet eine Verbindung auf dem Substrat.
5 wichtige Punkte erklärt
1. Aufbau und Prozess
Zielmaterial: Das Target ist in der Regel ein reines Metall wie Kupfer oder Aluminium, das elektrisch leitfähig und für das DC-Sputtern geeignet ist.
Reaktives Gas: Ein reaktives Gas wie Sauerstoff oder Stickstoff wird in die Vakuumkammer eingeleitet. Dieses Gas reagiert mit den gesputterten Metallatomen unter Bildung von Oxiden oder Nitriden.
Ionisierung und Sputtern: An das Target wird eine Gleichspannung angelegt, die aus dem Inertgas (in der Regel Argon) ein Plasma erzeugt. Die positiv geladenen Argon-Ionen werden in Richtung des negativ geladenen Targets beschleunigt, wodurch Metallatome herausgeschleudert werden.
2. Reaktion mit reaktivem Gas
Auf ihrem Weg vom Target zum Substrat treffen die Metallatome auf das reaktive Gas. Diese Atome reagieren dann mit dem Gas und bilden eine Verbindungsschicht auf dem Substrat.
Handelt es sich bei dem reaktiven Gas zum Beispiel um Sauerstoff, können die Metallatome Metalloxide bilden.
3. Kontrolle des reaktiven Gases
Die Menge des reaktiven Gases und der Druck in der Kammer sind kritische Parameter, die sorgfältig kontrolliert werden müssen.
Die Durchflussrate des reaktiven Gases bestimmt die Stöchiometrie und die Eigenschaften der abgeschiedenen Schicht.
4. Vorteile und Anwendungen
Vielseitigkeit: Das reaktive DC-Sputtern ermöglicht die Abscheidung einer breiten Palette von Verbundwerkstoffen und eignet sich daher für verschiedene Anwendungen wie Beschichtungen für Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und optische Eigenschaften.
Kontrolle: Das Verfahren bietet eine gute Kontrolle über die Zusammensetzung und die Eigenschaften der abgeschiedenen Schichten, was für viele industrielle Anwendungen entscheidend ist.
5. Herausforderungen
Target-Vergiftung: Wenn zu viel Reaktivgas verwendet wird, kann das Target "vergiftet" oder mit einer nicht leitenden Schicht bedeckt werden, was den Sputterprozess stören kann.
Dies lässt sich durch die Anpassung des Reaktivgasflusses und durch Techniken wie gepulste Leistung beheben.
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