Das beim Sputtern üblicherweise verwendete Inertgas ist Argon.
Argon wird aufgrund seiner hohen Sputterrate, seiner Inertheit, seines niedrigen Preises und der Verfügbarkeit von reinem Gas bevorzugt.
5 Hauptgründe, warum Argon das bevorzugte Inertgas beim Sputtern ist
1. Inerte Natur
Argon ist ein inertes Gas, d. h. es reagiert nicht chemisch mit dem Targetmaterial.
Dies ist beim Sputtern von entscheidender Bedeutung, da das Gas die chemische Zusammensetzung des abzuscheidenden Materials nicht verändern darf.
Die Inertheit gewährleistet, dass das gesputterte Material rein bleibt und seine gewünschten Eigenschaften beibehält.
2. Hohe Zerstäubungsrate
Argon hat im Vergleich zu anderen Gasen eine hohe Sputteringrate.
Diese Effizienz ist auf seine atomaren Eigenschaften zurückzuführen, die eine effektive Impulsübertragung beim Zusammenstoß der Ionen mit dem Zielmaterial ermöglichen.
Die hohe Sputterrate bedeutet, dass mehr Material in kürzerer Zeit abgeschieden werden kann, was die Effizienz des Verfahrens erhöht.
3. Niedriger Preis und Verfügbarkeit
Argon ist relativ kostengünstig und weithin verfügbar, was es zu einer kosteneffektiven Wahl für industrielle und Forschungsanwendungen macht.
Die Erschwinglichkeit und Zugänglichkeit von Argon tragen zu seiner Beliebtheit bei Sputterprozessen bei.
4. Verwendung bei der Plasmabildung
Nach dem Erzeugen eines Vakuums in der Kammer wird Argon eingeleitet, um die Bildung eines Plasmas zu erleichtern.
Eine Spannung, die an das Target und das Substrat angelegt wird, ionisiert die Argonatome und erzeugt ein Plasma.
Dieses Plasma ist für den Sputterprozess unerlässlich, da es die geladenen Teilchen (Ionen) liefert, die das Targetmaterial beschießen und es dazu bringen, Atome auszustoßen, die sich dann auf dem Substrat ablagern.
5. Variabilität bei der Gasauswahl
Während Argon die häufigste Wahl ist, werden auch andere Inertgase wie Krypton und Xenon verwendet, insbesondere für das Sputtern schwererer Elemente, bei denen ihr höheres Atomgewicht für die Impulsübertragung von Vorteil ist.
Neon wird aufgrund seines geringeren Atomgewichts bevorzugt für die Zerstäubung leichterer Elemente verwendet.
Reaktive Gase wie Sauerstoff und Stickstoff können neben inerten Gasen wie Argon verwendet werden.
Diese reaktiven Gase werden für die Abscheidung dünner Schichten aus Oxiden, Nitriden und anderen Verbindungen verwendet.
Die Verwendung einer Mischung aus inerten und reaktiven Gasen ermöglicht die Steuerung der Stöchiometrie und der Eigenschaften der abgeschiedenen Schicht.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Argon aufgrund seiner Inertheit, seiner hohen Sputterrate, seiner Erschwinglichkeit und seiner Verfügbarkeit das bevorzugte Inertgas beim Sputtern ist.
Seine Verwendung bei der Plasmabildung und seine Kompatibilität mit reaktiven Gasen machen es vielseitig für verschiedene Sputteranwendungen einsetzbar.
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