Der Energiebereich des Sputterns beginnt in der Regel bei einem Schwellenwert von etwa zehn bis hundert Elektronenvolt (eV) und kann sich bis zu mehreren hundert eV erstrecken, wobei die durchschnittliche Energie oft eine Größenordnung über der Oberflächenbindungsenergie liegt.
Ausführliche Erläuterung:
-
Schwellenenergie für Sputtering:
-
Sputtern tritt ein, wenn ein Ion genügend Energie auf ein Zielatom überträgt, um dessen Bindungsenergie an der Oberfläche zu überwinden. Dieser Schwellenwert liegt normalerweise zwischen 10 und 100 eV. Unterhalb dieses Bereichs reicht der Energietransfer nicht aus, um Atome aus dem Zielmaterial herauszuschleudern.Energie der gesputterten Atome:
-
Die kinetische Energie der gesputterten Atome ist sehr unterschiedlich, liegt aber im Allgemeinen bei mehr als zehn Elektronenvolt, häufig bei etwa 600 eV. Diese hohe Energie ist auf den Impulsaustausch während der Ionen-Atom-Kollisionen zurückzuführen. Etwa 1 % der auf die Oberfläche auftreffenden Ionen führen zu einer erneuten Zerstäubung, bei der die Atome zurück auf das Substrat geschleudert werden.
-
Sputterausbeute und Energieabhängigkeit:
- Die Sputterausbeute, d. h. die durchschnittliche Anzahl der pro einfallendem Ion ausgestoßenen Atome, hängt von mehreren Faktoren ab, u. a. vom Winkel des Ioneneinfalls, der Ionenenergie, den Atomgewichten, der Bindungsenergie und den Plasmabedingungen. Die Energieverteilung der gesputterten Atome erreicht ihren Höhepunkt bei etwa der Hälfte der Oberflächenbindungsenergie, erstreckt sich aber auch auf höhere Energien, wobei die durchschnittliche Energie oft deutlich über der Schwelle liegt.
- Arten des Sputterns und Energieniveaus:DC-Dioden-Sputtern:
- Verwendet eine Gleichspannung von 500-1000 V, wobei Argon-Ionen Energie auf die Zielatome mit Energien innerhalb dieses Bereichs übertragen.Ionenstrahl-Sputtern:
-
Mit einer durchschnittlichen Sputterenergie von 10 eV, die viel höher ist als die thermische Energie und typisch für die Vakuumverdampfung, werden hier höhere Energien eingesetzt.Elektronische Zerstäubung:
Kann mit sehr hohen Energien oder hochgeladenen schweren Ionen erfolgen, was zu hohen Sputtering-Ergebnissen führt, insbesondere bei Isolatoren.
Anwendungen und Energiebedarf:
