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Analyse et technologie des surfaces
Si on considère le PVD du point de vue traitement thermique, on constate qu’il
correspond à une trempe ultrarapide. En effet, la matière arrive avec une énergie qui
correspond à celle du métal fondu, disons 1000 °C et elle se thermalise en quelques
vibrations du réseau dont les fréquences sont de l’ordre de grandeur de 10 13 Hz. On
a donc une vitesse de trempe de l’ordre de 10 14 °C/seconde. Les atomes qui se
condensent à la surface auront une certaine mobilité qui leur permet dans certains
cas de trouver une position de réseau sur un germe croissant. Cette probabilité
dépend de la température de la surface, de la mobilité de l’atome et de la complexité
de la cellule élémentaire du solide qui condense. Une méthode courante pour modifier l’énergie des atomes condensants est de les ioniser à la source ou pendant le
transport et de les accélérer par exemple par une polarisation négative du substrat.
Ce procédé est appelé plaquage ionique ou plaquage sec. Il est traité au chapitre
16. Jiri Musil a montré que dans ce cas la morphologie dépend du paramètre énergie
amenée/atome qui remplace la température du substrat (modèle de Musil).
15.7 PULVÉRISATION CATHODIQUE
La pulvérisation cathodique utilise l’érosion des cathodes dans les décharges
luminescentes comme mécanismes d’évaporation de la matière. Pour la comprendre
il est utile de regarder plus en détail le fonctionnement des décharges électriques. Il
est discuté à la section 12.8.
On trouve pour la densité du flux de particules
(15.31)
(15.32)
avec I i :
contribution des ions de gaz pulvérisants au courant total.
m 1 : masse des atomes de la cible.
m 2 : masse des atomes du gaz pulvérisant.
γ :
facteur géométrique, 0 < γ < 1 et de matrice.
E:
énergie des ions.
E 0 : chaleur de sublimation du matériau pulvérisé.
I i est souvent confondu avec le courant de décharge, bien qu’il n’en sera toujours
qu’une fraction et qu’il peut être inférieur d’un ordre de grandeur. En effet, on a
pour le courant de décharge
I total = I e + I i + I j
(15.33)
dN
Adt
-------- -
S
I i
e
--=
S
3
4π 2
-------- -γ
4m 1 m 2
m 1 m 2
+
(
) 2
-------------------------- -
E
E 0
----- -
=
Analyse et technologie des surfaces
Si on considère le PVD du point de vue traitement thermique, on constate qu’il
correspond à une trempe ultrarapide. En effet, la matière arrive avec une énergie qui
correspond à celle du métal fondu, disons 1000 °C et elle se thermalise en quelques
vibrations du réseau dont les fréquences sont de l’ordre de grandeur de 10 13 Hz. On
a donc une vitesse de trempe de l’ordre de 10 14 °C/seconde. Les atomes qui se
condensent à la surface auront une certaine mobilité qui leur permet dans certains
cas de trouver une position de réseau sur un germe croissant. Cette probabilité
dépend de la température de la surface, de la mobilité de l’atome et de la complexité
de la cellule élémentaire du solide qui condense. Une méthode courante pour modifier l’énergie des atomes condensants est de les ioniser à la source ou pendant le
transport et de les accélérer par exemple par une polarisation négative du substrat.
Ce procédé est appelé plaquage ionique ou plaquage sec. Il est traité au chapitre
16. Jiri Musil a montré que dans ce cas la morphologie dépend du paramètre énergie
amenée/atome qui remplace la température du substrat (modèle de Musil).
15.7 PULVÉRISATION CATHODIQUE
La pulvérisation cathodique utilise l’érosion des cathodes dans les décharges
luminescentes comme mécanismes d’évaporation de la matière. Pour la comprendre
il est utile de regarder plus en détail le fonctionnement des décharges électriques. Il
est discuté à la section 12.8.
On trouve pour la densité du flux de particules
(15.31)
(15.32)
avec I i :
contribution des ions de gaz pulvérisants au courant total.
m 1 : masse des atomes de la cible.
m 2 : masse des atomes du gaz pulvérisant.
γ :
facteur géométrique, 0 < γ < 1 et de matrice.
E:
énergie des ions.
E 0 : chaleur de sublimation du matériau pulvérisé.
I i est souvent confondu avec le courant de décharge, bien qu’il n’en sera toujours
qu’une fraction et qu’il peut être inférieur d’un ordre de grandeur. En effet, on a
pour le courant de décharge
I total = I e + I i + I j
(15.33)
dN
Adt
-------- -
S
I i
e
--=
S
3
4π 2
-------- -γ
4m 1 m 2
m 1 m 2
+
(
) 2
-------------------------- -
E
E 0
----- -
=