Plasmasputtern ist eine Technik, die verwendet wird, um dünne Filme verschiedener Substanzen zu erzeugen. Während des Plasmasputterprozesses wird ein Targetmaterial in Form eines Gases in eine Vakuumkammer abgegeben und einem Magnetfeld hoher Intensität ausgesetzt. Dieses Feld ionisiert die Atome, indem es ihnen eine negative elektrische Ladung verleiht. Sobald die Partikel ionisiert sind, landen sie auf einem Substratmaterial und richten sich auf, wodurch ein Film gebildet wird, der dünn genug ist, dass er zwischen einigen und einigen hundert Partikeln dick ist. Diese Dünnschichten werden in einer Reihe verschiedener Industrien verwendet, darunter Optik, Elektronik und Solarenergietechnik.
Während des Plasmasputterprozesses wird ein Substratblatt in eine Vakuumkammer gelegt. Dieses Substrat kann aus einer Reihe verschiedener Materialien bestehen, einschließlich Metall, Acryl, Glas oder Kunststoff. Die Art des Substrats wird basierend auf der beabsichtigten Verwendung des Dünnfilms ausgewählt.
Plasmasputtern muss in einer Vakuumkammer durchgeführt werden. Die Anwesenheit von Luft während des Plasma-Sputterprozesses würde es unmöglich machen, einen Film von nur einer Partikelart auf einem Substrat abzuscheiden, da Luft viele verschiedene Arten von Partikeln enthält, einschließlich Stickstoff, Sauerstoff und Kohlenstoff. Nach dem Einlegen des Substrats in die Kammer wird die Luft kontinuierlich abgesaugt. Sobald die Luft in der Kammer verschwunden ist, wird das Targetmaterial in Form eines Gases in die Kammer abgegeben.
Nur gasförmig stabile Partikel können durch Plasmasputtern in dünne Filme umgewandelt werden. Mit diesem Verfahren werden üblicherweise dünne Filme hergestellt, die aus einem einzigen metallischen Element wie Aluminium, Silber, Chrom, Gold, Platin oder einer Legierung davon bestehen. Obwohl es viele andere Arten von Dünnfilmen gibt, ist das Plasma-Sputtering-Verfahren am besten für diese Art von Partikeln geeignet. Sobald die Partikel in die Vakuumkammer eintreten, müssen sie ionisiert werden, bevor sie sich auf einem Substratmaterial absetzen.
Mit starken Magneten wird das Targetmaterial ionisiert und in Plasma umgewandelt. Wenn sich Partikel des Targetmaterials dem Magnetfeld nähern, nehmen sie zusätzliche Elektronen auf, die ihnen eine negative Ladung verleihen. Das Targetmaterial fällt dann in Form von Plasma auf das Substrat. Durch Verschieben des Substratblatts kann die Maschine die Plasmapartikel auffangen und aufreihen. Die Bildung dünner Filme kann je nach gewünschter Dicke des Films und Art des Zielmaterials bis zu einigen Tagen dauern.