Physikalisches Sputtern ist ein Verfahren zur Abscheidung dünner Schichten, bei dem Atome durch den Beschuss mit energiereichen Ionen aus einem festen Zielmaterial herausgeschleudert werden. Diese Technik wird in verschiedenen Industriezweigen wie der Halbleiterverarbeitung, der Präzisionsoptik und der Oberflächenveredelung aufgrund der hervorragenden Gleichmäßigkeit, Dichte und Haftung der gesputterten Dünnschichten häufig eingesetzt.
Ausführliche Erläuterung:
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Mechanismus des Sputterns:
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Sputtern ist eine Form der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD), bei der ein Zielmaterial mit hochenergetischen Teilchen beschossen wird, in der Regel Ionen eines Edelgases wie Argon. Dieser Beschuss bewirkt, dass Atome aus dem Zielmaterial herausgeschleudert werden und sich anschließend auf einem Substrat ablagern und eine dünne Schicht bilden. Der Prozess wird eingeleitet, indem ein inertes Gas wie Argon in eine Vakuumkammer eingeleitet und eine Kathode zur Erzeugung eines Plasmas elektrisch erregt wird. Das Zielmaterial dient als Kathode, und das Substrat, auf dem die Schicht abgeschieden werden soll, wird in der Regel an der Anode befestigt.Arten des Sputterns:
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Es gibt mehrere Varianten des Sputterns, darunter kathodisches Sputtern, Diodensputtern, HF- oder DC-Sputtern, Ionenstrahlsputtern und reaktives Sputtern. Trotz dieser unterschiedlichen Bezeichnungen bleibt der grundlegende Prozess derselbe: der Ausstoß von Atomen aus einem Zielmaterial durch Ionenbeschuss.
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Prozessaufbau:
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Bei einem typischen Verfahren befinden sich das Targetmaterial und das Substrat in einer Vakuumkammer. Zwischen ihnen wird eine Spannung angelegt, wobei das Target als Kathode und das Substrat als Anode fungiert. Durch das Anlegen der Spannung wird ein Plasma erzeugt, das das Target mit Ionen beschießt und so die Zerstäubung bewirkt.Anwendungen und Vorteile:
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Das Sputtern wird wegen seiner Fähigkeit, qualitativ hochwertige dünne Schichten mit präziser Kontrolle über Dicke und Zusammensetzung herzustellen, bevorzugt. Es wird bei der Herstellung von Halbleitern, Solarzellen, Festplattenlaufwerken und optischen Geräten eingesetzt. Das Verfahren ist vielseitig und kann zur Abscheidung einer breiten Palette von Materialien, einschließlich Metallen, Legierungen und Verbindungen, verwendet werden.
Sputter-Ausbeute:
