pulverización catódica
En física, la pulverización catódica es un fenómeno en el que partículas microscópicas de un material sólido son expulsadas de su superficie, después de que el material mismo es bombardeado por partículas energéticas de un plasma o gas . [1] Ocurre naturalmente en el espacio exterior y puede ser una fuente no deseada de desgaste en los componentes de precisión. Sin embargo, el hecho de que se pueda hacer que actúe sobre capas extremadamente finas de material se utiliza en la ciencia y la industria; allí, se usa para realizar un grabado preciso , llevar a cabo técnicas analíticas y depositar capas de película delgada en la fabricación de recubrimientos ópticos., dispositivos semiconductores y productos de nanotecnología . Es una técnica de deposición física de vapor . [2]
Cuando los iones energéticos chocan con los átomos de un material objetivo, se produce un intercambio de momento entre ellos. [1] [3] [4]
Estos iones, conocidos como "iones incidentes", desencadenan cascadas de colisión en el objetivo. Tales cascadas pueden tomar muchos caminos; algunos retroceden hacia la superficie del objetivo. Si una cascada de colisión llega a la superficie del objetivo y su energía restante es mayor que la energía de enlace de la superficie del objetivo , se expulsará un átomo. Este proceso se conoce como "sputtering". Si el objetivo es delgado (a escala atómica), la cascada de colisión puede llegar hasta su parte trasera; se dice que los átomos expulsados de esta manera escapan de la energía de enlace superficial "en transmisión".
El número promedio de átomos expulsados del objetivo por ion incidente se denomina "rendimiento de pulverización". El rendimiento de la pulverización depende de varias cosas: el ángulo en el que los iones chocan con la superficie del material, la cantidad de energía con la que lo golpean, sus masas, las masas de los átomos objetivo y la energía de unión de la superficie del objetivo. Si el objetivo posee una estructura cristalina , la orientación de sus ejes con respecto a la superficie es un factor importante.
Los iones que causan la pulverización provienen de una variedad de fuentes: pueden provenir de plasma , fuentes de iones especialmente construidas , aceleradores de partículas , el espacio exterior (p. ej ., viento solar ) o materiales radiactivos (p. ej . , radiación alfa ).
Un modelo para describir la pulverización catódica en el régimen de cascada para objetivos planos amorfos es el modelo analítico de Thompson. [5] En el programa TRIM se implementa un algoritmo que simula la pulverización basada en un tratamiento de mecánica cuántica que incluye la eliminación de electrones a alta energía . [6]
