การสเปรย์คืออะไร?

การสปัตเตอร์เป็นกระบวนการที่อนุภาคถูกปล่อยออกมาจากวัตถุเป้าหมายที่เป็นของแข็งเนื่องจากการทิ้งระเบิดเป้าหมายโดยอนุภาคมีพลังโดยเฉพาะก๊าซไอออนในห้องปฏิบัติการ มันเกิดขึ้นเมื่อพลังงานจลน์ของอนุภาคที่เข้ามาจะสูงกว่าพลังงานความร้อนทั่วไป (1 eV) กระบวนการนี้อาจทำให้เกิดการพังทลายของไอออนหรือพลาสมาเป็นเวลานานในวัสดุทำให้เกิดการกัดกร่อนของวัสดุอย่างมากและอาจเป็นอันตรายได้ ในทางกลับกันมักใช้สำหรับการทับถิมการกัดและการวิเคราะห์ด้วยฟิล์มบาง ๆ การสปัตเตอร์ทำได้โดยใช้ DC Voltage (DC Sputtering) หรือใช้ AC Voltage (RF Sputtering) ใน DC Sputtering แรงดันไฟฟ้าถูกตั้งค่าตั้งแต่ 3-5 kV และ RF Sputtering กําหนดแหล่งจ่ายไฟที่ 14 MHz เนื่องจากการประยุกต์ใช้กระแสไฟฟ้าสลับทำให้ไอออนภายในพลาสมาแกว่งขึ้นส่งผลให้ระดับพลาสมาเพิ่มขึ้น

ฟิสิกส์ของการปะทุ

การสปัตเตอร์ทางกายภาพ ถูกขับเคลื่อนโดยการแลกเปลี่ยนโมเมนตัมระหว่างไอออนและอะตอมในวัสดุเป้าหมายเนื่องจากการชน

ไอออนที่เกิดขึ้นตั้งค่าการชนกันของกระแทกในเป้าหมาย เมื่อน้ำตกดังกล่าวหดตัวและไปถึงพื้นผิวเป้าหมายด้วยพลังงานที่มากกว่าพลังงานที่มีผลผูกพันผิวอะตอมจะถูกขับออกและกระบวนการนี้เรียกว่าการสปัตเตอร์ ถ้าเป้าหมายอยู่ในระดับอะตอมจะทำให้เกิดการชนกันของกระแสน้ำที่สามารถเข้าถึงด้านหลังของเป้าหมายได้และอะตอมสามารถหลบหนีออกจากพลังงานที่มีผลผูกพันผิวได้ "ในการส่งผ่าน" จำนวนอะตอมที่ปล่อยออกมาจากเป้าหมายต่อไอออนจะเรียกว่าอัตราการสปัทเทอร์และขึ้นอยู่กับมุมของไอออนพลังงานของไอออนไอออนและอะตอมของเป้าหมายและพลังงานที่มีผลต่อผิวของอะตอมในเป้าหมาย . สำหรับเป้าหมายผลึกการวางแนวของแกนผลึกด้วยความเคารพต่อผิวเป้าหมายมีความเกี่ยวข้อง

อนุภาคหลักสำหรับกระบวนการสปัตเตอร์สามารถจัดหาได้หลายวิธีเช่นโดยพลาสม่า แหล่งไอออนตัวเร่งหรือสารกัมมันตภาพรังสีที่ปล่อยอนุภาคแอลฟา

รูปแบบสำหรับการอธิบายการสปัตเตอร์ในระบบน้ำตกสำหรับเป้าหมายที่ไม่มีรูปร่างแบบอสัณฐานเป็นรูปแบบการวิเคราะห์ของทอมป์สัน อัลกอริธึมที่จำลองการสปัทเตอร์ขึ้นอยู่กับการประมวลผลเชิงควอนตัมรวมทั้งอิเล็กตรอนที่มีพลังงานสูงจะถูกนำมาใช้ในโปรแกรม TRIM

กลไกที่แตกต่างของการสปัตเตอร์ทางกายภาพคือการสปัตเตอร์ความร้อนสูงขึ้น นี้อาจเกิดขึ้นเมื่อของแข็งมีความหนาแน่นพอและจากนั้นไอออนที่เข้ามาหนักพอที่ชนเกิดขึ้นอย่างใกล้ชิดกับแต่ละอื่น ๆ จากนั้นการประมาณการชนกันของเลขฐานสองจะใช้ไม่ได้อีกต่อไป แต่กระบวนการชนส่วนใหญ่จะต้องเป็นกระบวนการหลาย ๆ การชนที่หนาแน่นทำให้เกิดความร้อนสูงขึ้น (เรียกว่า thermal spike) ซึ่งส่วนใหญ่จะละลายผลึกในท้องถิ่น ถ้าบริเวณที่หลอมละลายอยู่ใกล้พอกับพื้นผิวอะตอมจำนวนมากอาจปะทุขึ้นเนื่องจากการไหลของของเหลวไปสู่พื้นผิวและ / หรือการระเบิดของจุลภาค การสปัตเตอร์ความร้อนสูงเป็นสิ่งสำคัญที่สุดสำหรับไอออนหนัก (Xe หรือ Au หรือคลัสเตอร์ไอออน) ที่มีพลังงานอยู่ในช่วง keV-MeV ที่มีการทิ้งระเบิด แต่โลหะอ่อนที่มีจุดหลอมเหลวต่ำ (Ag, Au, Pb ฯลฯ ) การสปัตเตอร์ความร้อนมักเพิ่มขึ้นอย่างไม่เป็นเชิงเส้นด้วยพลังงานและสามารถทำไอออนของคลัสเตอร์ขนาดเล็กเพื่อให้ได้อัตราการสปัตเตอร์อย่างมากต่อกลุ่มของลำดับที่ 10,000

การสปัตเตอร์ทางกายภาพมีเกณฑ์ค่าพลังงานขั้นต่ำที่กำหนดได้ดีหรือเท่ากับพลังงานไอออนที่การถ่ายเทพลังงานสูงสุดของไอออนไปเป็นอะตอมตัวอย่างเท่ากับพลังงานที่มีผลผูกพันของอะตอมของพื้นผิว เกณฑ์นี้มักจะอยู่ในช่วง 10-100 eV

การสปัตเตอร์ที่เป็นพิเศษอาจเกิดขึ้นได้เมื่อเริ่มมีการวางเป้าหมายของแข็งหลายองค์ประกอบและไม่มีการแพร่กระจายของสถานะที่เป็นของแข็ง ถ้าการถ่ายโอนพลังงานมีประสิทธิภาพมากขึ้นกับชิ้นส่วนเป้าหมายและ / หรือมีความสัมพันธ์กับของแข็งน้อยลงจะทำให้เกิดการสึกกร่อนได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าที่อื่น ถ้าในโลหะผสม AB ส่วนประกอบ A ถูกปล่อยออกมาเป็นพิเศษพื้นผิวของของแข็งจะเกิดขึ้นระหว่างการทิ้งระเบิดเป็นเวลานานจนกลายเป็นส่วนเสริมของส่วนประกอบ B ซึ่งจะช่วยเพิ่มความเป็นไปได้ที่ว่า B จะถูกป่นปี้เพื่อให้ส่วนประกอบของวัสดุที่พ่นได้จะกลับสู่สภาพเดิม AB