スパッタリングは、主に固体材料の表面に高エネルギーの粒子（通常はプラズマやガスからの粒子）を衝突させることによって起こる。このプロセスは、衝突に関与する原子とイオンの間の運動量交換により、固体表面からの微小粒子の放出につながる。
詳しい説明
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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。これらの粒子（多くの場合イオン）は、衝突時に表面から原子を離脱させるのに十分なエネルギーをもってターゲット材料に向かって加速される。これは原子レベルのビリヤードに似ており、イオンは原子のクラスターを打つ手玉の役割を果たす。
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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します。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。ターゲット原子間のその後の衝突も表面原子の放出に寄与する。
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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の数）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：エネルギーが高いイオンほど、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、スパッタリングがより効果的に起こります。
- 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、一般的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。
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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、大きく進化している。
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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。
要約すると、スパッタリングは、自然環境と制御された環境の両方において多用途かつ重要なプロセスであり、高エネルギー粒子と固体表面との相互作用によって駆動され、原子の放出と薄膜の形成につながります。
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