Sputtern ist ein physikalisches Verfahren, das in der Chemie und Materialwissenschaft zur Abscheidung dünner Schichten auf einem Substrat eingesetzt wird. Dabei werden Atome aus einem festen Zielmaterial durch den Beschuss mit energiereichen Ionen herausgeschleudert, in der Regel in einer Vakuumumgebung. Diese herausgeschleuderten Atome wandern dann und haften an einem Substrat und bilden einen dünnen Film mit spezifischen Eigenschaften.
Ausführliche Erläuterung:
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Vakuumumgebung und Plasmabildung:
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Das Sputtern erfolgt in einer Vakuumkammer, in die ein kontrolliertes Gas, in der Regel Argon, eingeleitet wird. Das Gas wird durch eine elektrische Entladung ionisiert, wodurch ein Plasma entsteht. In diesem Plasma verlieren die Argonatome Elektronen und werden zu positiv geladenen Ionen.Ionenbeschuss des Ziels:
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Die positiv geladenen Argon-Ionen werden durch ein elektrisches Feld auf eine Kathode (das Target) beschleunigt. Das Target besteht aus dem Material, das auf das Substrat aufgebracht werden soll. Wenn diese energiereichen Ionen mit dem Target zusammenstoßen, übertragen sie ihre kinetische Energie auf die Atome des Targets, wodurch einige von ihnen von der Oberfläche des Targets abgestoßen werden.
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Ausstoß und Ablagerung von Target-Atomen:
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Die ausgestoßenen Atome, die so genannten Adatome, bilden einen Dampfstrom, der durch die Vakuumkammer strömt. Diese Atome treffen dann auf das Substrat, haften an dessen Oberfläche und bilden einen dünnen Film. Das Verfahren ist präzise und ermöglicht die Herstellung von Schichten mit spezifischen Eigenschaften wie Reflektivität, elektrische Leitfähigkeit oder Widerstand.Merkmale des abgeschiedenen Films:
Das Sputtering-Verfahren führt zu einem gleichmäßigen, extrem dünnen Film, der eine starke Verbindung mit dem Substrat eingeht. Dies liegt daran, dass die Abscheidung auf atomarer Ebene erfolgt, wodurch eine praktisch unzerstörbare Verbindung zwischen der Schicht und dem Substrat entsteht.
