Materiali e Tecnologie per Green Energy - Sputtering

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Lo Sputtering è un processo in cui atomi di un materiale sono emessi dalla superficie di un solido per effetto del bombardamento di particelle energetiche, tipicamente ioni positivi di un gas inerte. Sarà pertanto necessario innescare e sostenere la scarica del plasma di gas (inerte come Ar o reattivo come O₂ e N₂) ottenendo un plasma con particelle cariche. Questi fenomeni dipendono fortemente dall’energia cinetica delle particelle incidenti; quando essa supera l’energia di legame degli atomi del solido, si manifestano fenomeni di cambiamento della struttura reticolare del materiale che viene colpito, denominato target. Se la massa dello ione incidente è inferiore rispetto a quella dell’atomo del target, lo ione potrà essere riflesso; se invece la massa dello ione è maggiore di quella dell’atomo del target, entrambi abbandoneranno il punto di collisione dirigendosi verso la parte interna del target. L’emissione di un atomo del target è il risultato di una cascata di collisioni: una singola collisione non sarebbe in grado di produrre una componente di velocità uscente alla superficie del target ed opposta alla direzione originaria dello ione incidente. Un parametro importante relativo alla resa di Sputtering è l’angolo di incidenza dello ione rispetto alla normale alla superficie del target. Gli atomi liberati dal bombardamento ionico sono principalmente atomi neutri, i quali non risentiranno del campo elettrico applicato e andranno a depositarsi su un supporto denominato substrato. Da fase gassosa Da fase liquida Da fase solida Produzione di film sottili Vaporizzazione fisica Reazione chimica Metodi CVD e PECVD Trasporto chimico Reazione del substrato Pirolisi a spruzzo Sputtering Evaporazione in vuoto Ion plating Plasma spray Metodo sol-gel Epitassia in soluzione Epitassia da fuso Coat-decomposition Precipitazione 18 La particolarità che distingue la tecnica di Sputtering dalle altre tecniche di deposizione, sta nel fatto che il materiale con cui è realizzato il target passi alla fase gassosa attraverso un processo fisico, anziché termico o chimico; per tale motivo si parla di PVD (Physical Vapour Deposition).