Скорость напыления - это мера количества материала, удаляемого с мишени в единицу времени, обычно выраженная в монослоях в секунду. Она зависит от нескольких факторов, включая выход распыления, молярную массу материала мишени, плотность материала и плотность ионного тока.
Объяснение факторов, влияющих на скорость напыления:
-
Урожайность напыления (S): Это количество атомов, выбрасываемых из мишени на каждый падающий ион. Это критический фактор, поскольку он напрямую влияет на скорость удаления материала из мишени. Выход напыления зависит от материала мишени, массы бомбардирующих частиц и их энергии. Как правило, выход увеличивается с ростом массы и энергии бомбардирующих частиц в типичном диапазоне энергий для напыления (от 10 до 5000 эВ).
-
Молярная масса мишени (M): Молярная масса материала мишени также играет роль в определении скорости напыления. Материалы с большим молярным весом будут иметь другую скорость напыления по сравнению с более легкими материалами, при условии, что все остальные факторы постоянны.
-
Плотность материала (p): Плотность материала мишени влияет на то, насколько плотно упакованы атомы. Более плотный материал имеет больше атомов на единицу площади, что может повлиять на скорость распыления этих атомов.
-
Плотность ионного тока (j): Относится к количеству ионного потока, попадающего на мишень. Более высокая плотность ионного тока означает, что больше ионов ударяется о мишень на единицу площади в единицу времени, что может увеличить скорость напыления.
Математическое представление скорости напыления:
Скорость напыления может быть математически представлена как:[ \text{Скорость напыления} = \frac{MSj}{pN_Ae} ]
где ( N_A ) - число Авогадро, а ( e ) - заряд электрона. Это уравнение показывает, что скорость напыления прямо пропорциональна выходу напыления, молярной массе и плотности ионного тока, и обратно пропорциональна плотности материала и числу Авогадро.Практические последствия и проблемы:
В практических приложениях скорость напыления имеет решающее значение для контроля скорости осаждения и качества покрытия. Однако из-за множества переменных (таких как ток напыления, напряжение, давление и расстояние от мишени до образца) часто бывает сложно точно рассчитать скорость напыления. Поэтому для более точного контроля процесса напыления рекомендуется использовать монитор толщины для измерения фактической толщины осажденного покрытия.
