Beim Plasmasputtern werden in einer Plasmaumgebung Atome aus der Oberfläche eines Zielmaterials ausgestoßen.
Diese Atome werden dann auf einem Substrat abgeschieden und bilden eine dünne Schicht.
Dieses Verfahren ist eine Art der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD) und wird häufig in verschiedenen Bereichen wie Optik und Elektronik eingesetzt.
Was ist das Plasma-Sputterverfahren? 4 wichtige Schritte zum Verständnis
Bildung des Plasmas
Der Prozess beginnt mit der Einleitung eines Edelgases, in der Regel Argon, in eine Vakuumkammer.
Der Druck in der Kammer wird auf einem bestimmten Niveau gehalten, normalerweise bis zu 0,1 Torr.
Eine Gleichstrom- oder HF-Stromquelle wird dann zur Ionisierung des Gases verwendet, wodurch ein Plasma entsteht.
Dieses Plasma besteht aus neutralen Gasatomen, Ionen, Elektronen und Photonen, die sich nahezu im Gleichgewicht befinden.
Die Energie des Plasmas wird auf die Umgebung übertragen.
Sputtering-Mechanismus
Beim Sputtern wird das Zielmaterial dem Plasma ausgesetzt.
Die Gasatome im Plasma werden durch den Verlust von Elektronen zu positiv geladenen Ionen.
Diese Ionen werden durch das elektrische Feld innerhalb des Plasmas beschleunigt und gewinnen ausreichend kinetische Energie.
Wenn diese energiereichen Ionen auf das Target treffen, versetzen sie Atome oder Moleküle aus dem Targetmaterial.
Dieser Ausstoß von Material aus dem Target wird als Sputtern bezeichnet.
Abscheidung von Material
Das gesputterte Material bildet einen Dampfstrom, der durch die Kammer wandert und schließlich auf ein Substrat trifft.
Beim Aufprall haftet das Material am Substrat und bildet einen dünnen Film oder eine Beschichtung.
Die Geschwindigkeit, mit der das Material aus dem Target gesputtert wird, die so genannte Sputtering-Rate, wird von mehreren Faktoren beeinflusst.
Zu diesen Faktoren gehören die Sputterausbeute, das molare Gewicht des Targets, die Materialdichte und die Ionenstromdichte.
Anwendungen
Das Sputtern wird in verschiedenen wissenschaftlichen und industriellen Anwendungen eingesetzt, bei denen dünne Schichten aus bestimmten Materialien benötigt werden.
Besonders nützlich ist es in den Bereichen Optik und Elektronik, wo eine präzise und kontrollierte Abscheidung von Materialien entscheidend ist.
Dieser Prozess ist nicht nur in kontrollierten Umgebungen wie Laboratorien und Industrien anwendbar, sondern kommt auch in der Natur im Weltraum vor.
Er trägt zu Phänomenen wie der Entstehung des Universums und der Korrosion von Raumfahrzeugen bei.
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