スパッタリングは、固体材料の表面に高エネルギーの粒子（通常はプラズマまたはガス）を衝突させるプロセスである。この砲撃により、衝突に関与する原子とイオンの間の運動量交換により、微小粒子が固体表面から放出される。
スパッタリングの原因とは？5つの主な要因
1.高エネルギー粒子による砲撃
スパッタリングの主な原因は、ターゲット材料と高エネルギー粒子との相互作用である。多くの場合イオンであるこれらの粒子は、十分なエネルギーでターゲット材料に向かって加速され、衝突時に表面から原子を離脱させる。これは原子レベルのビリヤードに似ており、イオンが手玉となって原子のクラスターに衝突する。
2.運動量交換と衝突
イオンが固体ターゲットの表面に衝突すると、その運動エネルギーの一部がターゲット原子に移動する。このエネルギー移動は、表面原子を固定している結合力に打ち勝つのに十分であり、原子を物質から放出させる。その後のターゲット原子間の衝突も表面原子の放出に寄与することがある。
3.スパッタリングに影響を与える要因
スパッタプロセスの効率は、スパッタ収率（入射イオン1個当たりに放出される原子数）で測定されるが、いくつかの要因に影響される：
- 入射イオンのエネルギー:入射イオンのエネルギー：入射イオンのエネルギーが高いほど、ターゲット原子により多くのエネルギーを伝達できるため、スパッタリング効率が高くなります。
- 入射イオンとターゲット原子の質量:イオンとターゲット原子の質量が重いほど、衝突時に移動する運動量が大きくなるため、一般にスパッタリング効率が高くなる。
- 固体の結合エネルギー:原 子 の 結 合 が 強 い 物 質 は 、原 子 を 排 出 す る た め に 必 要 な エ ネ ル ギ ー が 高 く な る た め 、ス パッタリングに対する耐性が高くなる。
4.応用と技術の進歩
スパッタリングは、光学コーティング、半導体デバイス、ナノテクノロジー製品の製造における薄膜の成膜など、さまざまな科学的・工業的用途に利用されている。1970年にピーター・J・クラーク（Peter J. Clarke）が「スパッタ銃」を開発し、原子レベルでの材料成膜の精度と信頼性を向上させるなど、この技術は19世紀の初期の観測以来大きく発展してきた。
5.環境への配慮
宇宙空間では、スパッタリングは自然に発生し、宇宙船表面の侵食に寄与する。地球上では、不要な化学反応を防ぎ成膜プロセスを最適化するため、多くの場合アルゴンなどの不活性ガスを使用した真空環境で制御されたスパッタリングプロセスが使用されている。
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