スパッタリング収率に影響する因子には、ターゲット材料、照射粒子の質量、照射粒子のエネルギーがある。さらに、スパッタリング収率は、入射イオンのエネルギー、イオンとターゲット原子の質量、固体中の原子の結合エネルギーにも影響される。
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ターゲット材料:スパッタされる材料の種類はスパッタ収率に大きく影響する。材料によって原子構造や結合エネルギーが異なるため、イオン照射時に原子が表面から放出されやすくなります。原 子 の 結 合 が 強 い 材 料 は 、固 体 か ら 原 子 を 排 出 す る の に よ り 多 く の エ ネ ル ギ ー を 必 要 と す る た め 、一 般 的 に ス パッタリング収率が低くなります。
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照射粒子の質量:スパッタリングプロセスで使用されるイオンの質量は極めて重要である。重いイオンほど運動量が大きく、衝突時にターゲット原子に伝達されるため、ターゲット原子が放出される確率が高くなる。したがって、スパッタリング収率は一般に、衝突粒子の質量が大きいほど高くなる。
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衝突粒子のエネルギー:入射イオンのエネルギーも重要な役割を果たす。スパッタリングの典型的なエネルギー範囲（10～5000eV）では、スパッタリング収率は、入射粒子のエネルギーが高くなるにつれて増加する。これは、エネルギーが高いイオンほどターゲット原子に多くのエネルギーを伝達できるため、ターゲット原子の表面からの排出が促進されるためである。
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入射イオンのエネルギー:入射イオンの運動エネルギーは、ターゲット原子に伝達されるエネルギー量に直接影響します。エネルギーが高いイオンは、ターゲット材料内の結合力をより効果的に克服することができ、スパッタリング収率の向上につながります。
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イオンとターゲット原子の質量:入射イオンとターゲット原子の相対質量は、衝突時の運動量移動の効率に影響する。入射イオンの質量がターゲット原子の質量と同程度であれば、より効率的な運動量移動が起こり、スパッタリング収率が向上する可能性がある。
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固体中の原子の結合エネルギー:タ ー ゲ ッ ト 材 料 中 の 原 子 間 の 結 合 エ ネ ル ギ ー は 、原 子 を 放 出 す る た め に 必 要 な エ ネ ル ギ ー の 大 き さ に 影 響 を 与 え ま す 。結合エネルギーが高い材料は、スパッタリングにより多くのエネルギーを必要とするため、より高エネルギーのイオンを使用しない限り、スパッタリング収率が低下する可能性があります。
まとめると、スパッタリング収率は、ターゲット材 料と入射イオンの両方に関連する複数の物理パラメータの複雑な関数である。これらの要因を注意深く制御することで、薄膜蒸着や材料分析など、さまざまな用途にスパッタリングプロセスを最適化することが可能である。
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