スパッタリング速度は、様々な科学的・工業的プロセスにおいて重要な要素である。スパッタリング速度は、ターゲット表面から材料がいかに効果的に放出されるかに影響するいくつかの要因に左右される。こ れ ら の 要 素 を 理 解 す る こ と で 、ス パ ッ タリングプロセスを最適化し、性能と精度を向上させることができる。
スパッタリングレートは何に依存するのか？知っておくべき7つのキーファクター
1.入射イオンのエネルギー
ターゲット表面に入射するイオンのエネルギーは極めて重要である。エネルギーが高いイオンは、より効果的にターゲット表面から原子を置換することができ、より高いスパッタリング率につながります。
2.イオンとターゲット原子の質量
ターゲット原子の質量に対する入射イオンの質量は、スパッタリング率に影響する。より重いイオンは、衝突時にターゲット原子により多くのエネルギーを伝えることができ、放出される可能性が高くなる。
3.固体内の原子の結合エネルギー
ターゲット物質内の原子の結合エネルギーは、原子の放出しやすさに影響します。結合エネルギーが高いほど、原子をはじき出すために必要なエネルギーが大きくなるため、入射イオンがこの結合に打ち勝つのに十分なエネルギーを持たない限り、スパッタリング率が低下する可能性がある。
4.スパッタ収率
スパッタ収率とは、入射イオン1個当たりに放出されるターゲッ ト原子の数であり、スパッタリング速度に直接影響する。スパッタ収率が高いほど、1回のイオン衝突で放出される原子の数が多くなり、スパッタリング速度が速くなります。
5.ターゲットのモル重量 (M)
ターゲット材料のモル重量はスパッタリング速度の式に含まれ、ターゲットから材料が除去される速度を決定する上で重要であることを示している。
6.材料密度 (p)
ターゲット材料の密度はスパッタリング速度に影響する。密度が高い材料ほど単位面積当たりの原子数が多くなり、原子の放出速度が速くなる可能性があります。
7.イオン電流密度 (j)
イオン電流密度、すなわち単位面積当たり単位時間当たりにターゲットに入射するイオンの数は、スパッタリング速度に大きく影響します。イオン電流密度が高ければ高いほど、イオンの衝突頻度が高くなり、スパッタリング速度が向上します。
こ れ ら の 要 素 は 、ス パ ッ タ リ ン グ レ ー ト の 式 で 数 学 的 に 表 現 さ れ る ：
ここで、NAはアボガドロ数、eは電子電荷である。この式は、全体的なスパッタリング率を決定するこれらの要因の相互依存性を示している。
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