Das Plasmasputtern ist ein Verfahren zur Abscheidung dünner Schichten auf einem Substrat.
Dabei wird ein Plasma verwendet, um Atome aus einem Zielmaterial herauszulösen und auf der Oberfläche des Substrats abzuscheiden.
Bei diesem Verfahren wird ein Plasma aus einem Edelgas, in der Regel Argon, in einer Vakuumkammer erzeugt.
Dieses Plasma wird durch Anlegen einer Gleich- oder Hochfrequenzspannung aufrechterhalten, die das Gas ionisiert und eine dynamische Umgebung aus neutralen Gasatomen, Ionen, Elektronen und Photonen schafft.
Die 4 wichtigsten Schritte werden erklärt
1. Erzeugung des Plasmas
Das Verfahren beginnt mit der Injektion eines Edelgases, in der Regel Argon, in eine vakuumierte Kammer.
Der Druck in der Kammer wird auf einem bestimmten Niveau gehalten, das normalerweise 0,1 Torr nicht überschreitet.
Anschließend wird das Gas mit einer Gleichstrom- oder HF-Stromquelle ionisiert, wodurch ein Plasma entsteht.
Dieses Plasma ist eine Ansammlung von geladenen Teilchen und freien Elektronen, die sich aufgrund der von der Stromquelle übertragenen Energie nahezu im Gleichgewicht befinden.
2. Sputtering-Mechanismus
Innerhalb des Plasmas werden Argonatome durch den Verlust von Elektronen zu positiv geladenen Ionen.
Diese Ionen werden auf eine Kathode beschleunigt, die das Targetmaterial darstellt.
Das Target ist die Quelle des Materials, das auf dem Substrat abgeschieden werden soll.
Wenn die Ionen mit dem Target zusammenstoßen, übertragen sie ihre kinetische Energie, wodurch Atome oder Moleküle aus dem Target in die Umgebung geschleudert oder "gesputtert" werden.
3. Ablagerung von Material
Das zerstäubte Material bildet einen Dampfstrom, der durch die Kammer wandert und schließlich auf das Substrat trifft, wo er kondensiert und einen dünnen Film bildet.
Die Geschwindigkeit, mit der das Material aus dem Target gesputtert wird, die so genannte Sputterrate, wird durch mehrere Faktoren bestimmt, darunter die Sputterausbeute, das Molgewicht des Targets, die Materialdichte und die Ionenstromdichte.
4. Anwendungen und Bedeutung
Das Plasmasputtern ist in verschiedenen Industriezweigen von entscheidender Bedeutung für die Herstellung hochwertiger Beschichtungen, die für Anwendungen wie LED-Anzeigen, optische Filter und Präzisionsoptiken benötigt werden.
Es handelt sich um eine Form der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD), die seit den 1970er Jahren weit verbreitet ist und sich zu einem integralen Bestandteil der modernen Technologie in Bereichen wie Luft- und Raumfahrt, Solarenergie, Mikroelektronik und Automobilbau entwickelt hat.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Plasmasputtern eine hochentwickelte Methode zur Abscheidung dünner Schichten ist, die auf der Wechselwirkung eines Plasmas mit einem Zielmaterial beruht, um Atome auszustoßen und auf einem Substrat abzuscheiden.
Dieses Verfahren ist für die Herstellung hochwertiger Beschichtungen, die in zahlreichen technologischen Anwendungen eingesetzt werden, unerlässlich.
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