La pulvérisation à couche mince est un processus dans lequel un film mince est appliqué sur une surface en faisant tomber des particules d’une source cible distincte. Le procédé se déroule généralement dans une chambre basse pression dans laquelle est pompé du plasma gazeux. Les ions chargés positivement dans ce plasma libèrent les particules de la source cible dans un processus connu sous le nom de pulvérisation cathodique. Ces particules voyagent ensuite jusqu’à la surface réceptrice, appelée substrat, où elles se déposent dessus sous la forme d’un film mince.
Les deux principales méthodes de pulvérisation en couches minces sont la pulvérisation en courant continu (DC) et la pulvérisation en radiofréquence (RF). Dans la pulvérisation CC, un courant continu charge positivement le plasma tandis que la pulvérisation RF utilise des ondes radio pour le charger. Le plasma chargé positivement accélère dans une cible chargée négativement, libérant des particules du matériau cible qui se déposent sur le substrat. La pulvérisation CC est réservée aux matériaux conducteurs pouvant contenir un courant électrique, tandis que la pulvérisation RF convient également aux matériaux isolants.
Lorsqu’elles sont éjectées du matériau cible, les particules se déplacent en ligne droite jusqu’à ce qu’elles entrent en contact avec quelque chose. Certaines de ces particules se déposent sur la surface à revêtir. Les particules se déplaçant dans d’autres directions peuvent à la place se déposer sur les parois de la chambre ou sur d’autres surfaces à l’intérieur de la chambre.
Le gaz argon est généralement le matériau plasma utilisé pour éliminer les particules du matériau cible, mais d’autres gaz inertes tels que le néon ou le krypton sont parfois utilisés. Le plasma accéléré peut éliminer les particules de ce matériau cible sous la forme d’atomes individuels, de groupes d’atomes ou de molécules. De nombreux types de matériaux de pulvérisation sont disponibles pour une utilisation dans une variété d’applications. La pulvérisation de couches minces peut être utilisée pour déposer des films métalliques ou non métalliques sur des substrats en métal, en verre ou en d’autres matériaux.
Les applications courantes utilisant la pulvérisation à couche mince comprennent le revêtement d’instruments optiques tels que les miroirs de télescope et le revêtement de produits grand public tels que les disques compacts et les disques vidéo numériques. Des dispositifs électroniques à semi-conducteurs et des panneaux photovoltaïques sont également fabriqués avec cette technologie. L’utilisation de la pulvérisation cathodique à couche mince s’est même étendue à la fabrication de médicaments qui sont administrés au patient sous la forme d’une couche mince.
Il y a plusieurs avantages à utiliser cette méthode. La pulvérisation en couches minces est relativement rapide par rapport à d’autres processus similaires. Elle permet également un bon contrôle de l’épaisseur du film déposé. De plus, les matériaux cibles n’ont pas besoin d’être chauffés comme dans les processus d’évaporation, ils peuvent donc être maintenus à basse température si nécessaire.