Выход распыления материалов - это среднее количество атомов, выброшенных с поверхности материала мишени в результате столкновения каждого иона. На этот выход влияет несколько факторов, включая угол и энергию удара ионов, вес ионов и атомов мишени, энергию связи материала мишени, а также условия работы, такие как давление плазменного газа и напряженность магнитного поля.
Факторы, влияющие на выход распыления:
- Угол и энергия ионного удара: Угол, под которым ионы ударяются о поверхность мишени, и энергия, которую они передают при столкновении, существенно влияют на выход напыления. Как правило, ионы с более высокой энергией и ударяющиеся под более перпендикулярными углами, выбрасывают больше атомов с поверхности мишени.
- Массы ионов и атомов мишени: Масса ионов и атомов мишени играет решающую роль. Более тяжелые ионы или атомы мишени обычно приводят к более высоким выходам напыления из-за большей передачи импульса при столкновениях.
- Энергия связи материала мишени: Прочность связей между атомами в материале мишени влияет на то, насколько легко атомы могут быть выброшены. Материалы с более низкой энергией связи легче распыляются, поэтому их выход выше.
- Условия эксплуатации: Такие факторы, как давление плазменного газа и наличие магнитного поля (особенно при магнетронном распылении), могут регулировать плотность и энергию ионов, достигающих мишени, тем самым влияя на выход распыления.
Выход напыления и осаждение материала:
Выход напыления напрямую влияет на скорость осаждения материала на подложку, называемую скоростью напыления. Эта скорость рассчитывается по формуле:[ \text{Скорость напыления} = \frac{MSj}{pN_Ae} ]
где ( M ) - молярная масса мишени, ( S ) - выход напыления, ( j ) - плотность ионного тока, ( p ) - плотность материала, ( N_A ) - число Авогадро, и ( e ) - заряд электрона. Эта формула иллюстрирует, как оптимизация выхода напыления может повысить эффективность процессов осаждения тонких пленок.
Области применения и ограничения напыления:
