Das Magnetron-Sputtern ist ein Verfahren, mit dem dünne Schichten auf Oberflächen aufgebracht werden. Dabei wird ein Magnetfeld zur Erzeugung eines Plasmas in einer Vakuumkammer verwendet. Dieses Plasma hilft bei der Abscheidung des dünnen Films. Der Hauptunterschied zwischen dem Magnetronsputtern und anderen Verfahren besteht in der Verwendung eines starken Magnetfelds in der Nähe des Zielbereichs. Dieses Feld trägt zur Verstärkung des Plasmas bei und verringert die Beschädigung der abzuscheidenden Dünnschicht.
Was ist die Physik des Magnetronsputterns? (4 wichtige Punkte erklärt)
1. Sputtering-Prozess
Beim Sputtern werden Atome oder Moleküle aus einem festen Zielmaterial ausgestoßen. Dies geschieht durch den Beschuss mit hochenergetischen Ionen. Die kinetische Energie dieser Ionen wird auf die Zielatome übertragen. Diese Energie hilft den Atomen, ihre Bindungsenergie zu überwinden und aus der Oberfläche herausgeschleudert zu werden.
2. Erzeugung des Plasmas
Beim Magnetronsputtern wird durch Anlegen eines elektrischen Feldes ein Plasma erzeugt. Dieses Feld beschleunigt Elektronen, die dann das Gas in der Kammer, in der Regel Argon, ionisieren. Das Magnetfeld wird genutzt, um diese Elektronen in der Nähe des Targets einzufangen. Durch dieses Einfangen wird ihre Wechselwirkung mit den Gasatomen verstärkt und der Ionisierungsprozess beschleunigt.
3. Die Rolle des Magnetfeldes
Das Magnetfeld bewirkt, dass sich die Elektronen spiralförmig entlang der magnetischen Flusslinien bewegen. Durch diesen Einschluss werden die Elektronen in der Nähe des Targets gehalten. Dadurch erhöht sich die Wahrscheinlichkeit von Zusammenstößen zwischen Elektronen und Gasatomen. Dies steigert die Plasmadichte und die Effizienz des Sputterprozesses.
4. Abscheidung von Dünnschichten
Die aus dem Target ausgestoßenen Atome kondensieren auf der Oberfläche des Substrats und bilden einen dünnen Film. Die Sichtlinien-Kosinusverteilung der ausgestoßenen Atome gewährleistet eine gleichmäßige Abscheidung auf dem Substrat.
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