Lo sputtering è un metodo per depositare strati molto sottili di un materiale su una superficie bombardando un materiale sorgente in una camera sigillata con elettroni o altre particelle energetiche per espellere gli atomi della sorgente sotto forma di aerosol che poi si depositano su tutte le superfici nella camera . Il processo può depositare strati di film estremamente fini fino alla scala atomica, ma tende anche a essere lento ed è meglio utilizzato per piccole aree. Le applicazioni includono il rivestimento di campioni biologici per l’imaging nei microscopi elettronici a scansione (SEM), la deposizione di film sottili nell’industria dei semiconduttori e la deposizione di rivestimenti per l’elettronica miniaturizzata. L’industria delle nanotecnologie in medicina, informatica e ricerca scientifica dei materiali si basa spesso sulla deposizione sputtering per progettare nuovi compositi e dispositivi su scala nanometrica, o un miliardesimo di metro.
Diversi tipi di metodi sputter sono in uso comune, inclusi flusso di gas, reattivo e sputtering con magnetron. Anche il fascio di ioni e lo sputtering assistito da ioni sono ampiamente utilizzati a causa della varietà di sostanze chimiche che possono esistere in uno stato ionico. Lo sputtering di magnetron è ulteriormente suddiviso in applicazioni a corrente continua (DC), corrente alternata (AC) e radiofrequenza (RF).
Lo sputtering di magnetron funziona posizionando un campo magnetico attorno al materiale sorgente che verrà utilizzato per la deposizione di strati sul bersaglio. La camera viene quindi riempita con un gas inerte, come l’argon. Poiché il materiale sorgente è caricato elettricamente con corrente alternata o continua, gli elettroni espulsi vengono intrappolati nel campo magnetico e alla fine interagiscono con il gas argon nella camera per creare ioni energetici composti sia dall’argon che dal materiale sorgente. Questi ioni poi sfuggono al campo magnetico e colpiscono il materiale bersaglio, depositando lentamente un sottile strato di materiale sorgente sulla sua superficie. Lo sputtering RF viene utilizzato in questo caso per depositare diverse varietà di film di ossido su bersagli isolanti variando la polarizzazione elettrica tra il bersaglio e la sorgente a una velocità elevata.
Lo sputtering del fascio ionico funziona senza che la sorgente necessiti di un campo magnetico. Gli ioni espulsi dal materiale sorgente interagiscono con gli elettroni di una sorgente secondaria in modo che bombardano il bersaglio con atomi neutri. Questo rende un sistema di polverizzazione ionica in grado di rivestire materiale e parti target sia conduttori che isolanti, come le testine a film sottile per i dischi rigidi dei computer.
Le macchine sputter reattive si basano su reazioni chimiche tra il materiale target e i gas che vengono pompati nel vuoto della camera. Il controllo diretto degli strati di deposizione avviene alterando la pressione e la quantità di gas nella camera. I film utilizzati nei componenti ottici e nelle celle solari sono spesso realizzati in sputtering reattivo, poiché la stechiometria o le velocità di reazione chimica possono essere controllate con precisione.