p Pesquisadores da Tokyo Metropolitan University usaram espalhamento de magnetron de impulso de alta potência (HiPIMS) para criar filmes finos de tungstênio com níveis inigualáveis ​​de estresse de filme. Ao otimizar o tempo de um pulso de polarização de substrato com precisão de microssegundos, eles minimizaram impurezas e defeitos para formar filmes cristalinos com tensões tão baixas quanto 0,03 GPa, semelhantes aos obtidos por recozimento. Seu trabalho promete caminhos eficientes para a criação de filmes metálicos para a indústria eletrônica. p A eletrônica moderna depende do intrincado, deposição em nanoescala de filmes metálicos finos em superfícies. Isto é mais fácil dizer do que fazer; a menos que seja bem feito, tensões no filme decorrentes da estrutura interna microscópica do filme podem causar empenamento e curvatura com o tempo. Livrar-se dessas tensões geralmente requer aquecimento ou recozimento. Infelizmente, muitos dos melhores metais para o trabalho, por exemplo., tungstênio, têm altos pontos de fusão, o que significa que o filme precisa ser aquecido a mais de 1000 graus Celsius. Não é apenas intensivo em energia, mas limita severamente quais materiais de substrato podem ser usados. A corrida começou para criar filmes de metais de alto ponto de fusão sem essas tensões em primeiro lugar.

p Uma equipe liderada pelo Professor Associado Tetsuhide Shimizu da Tokyo Metropolitan University tem trabalhado com uma técnica conhecida como espalhamento de magnetron de impulso de alta potência (HiPIMS), uma técnica de pulverização catódica. A pulverização catódica envolve a aplicação de alta tensão em um alvo metálico e um substrato, criar um plasma de átomos de gás carregados que bombardeia o alvo metálico e forma um vapor metálico carregado; esses íons de metal voam em direção ao substrato onde formam um filme. No caso do HiPIMS, a tensão é pulsada em suma, rajadas poderosas. Após cada pulso, sabe-se que existe alguma separação entre a chegada do metal e dos íons gasosos ao substrato; um pulso de polarização de substrato sincronizado pode ajudar a acelerar seletivamente os íons de metal, criando filmes mais densos. No entanto, apesar de muitos esforços, a questão do estresse residual permaneceu.

p Agora, usando gás argônio e um alvo de tungstênio, a equipe observou como íons com energias diferentes chegaram ao substrato ao longo do tempo com detalhes sem precedentes. Em vez de usar um pulso de polarização disparado ao mesmo tempo que o pulso HiPIMS, eles usaram seu conhecimento de quando diferentes íons chegaram e introduziram um pequeno atraso, 60 microssegundos, para selecionar precisamente para a chegada de íons metálicos de alta energia. Eles descobriram que isso minimizou a quantidade de gás que termina no filme e entregou com eficiência altos níveis de energia cinética. O resultado foi um filme cristalino denso com grãos grandes e baixo estresse de filme. Ao tornar o preconceito mais forte, os filmes tornaram-se cada vez mais livres de estresse. A entrega eficiente de energia para o filme significa que eles tiveram, na verdade, alcançaram um efeito semelhante ao recozimento enquanto depositavam o filme. Ao trocar ainda mais o argônio pelo criptônio, a equipe realizou filmes com um estresse tão baixo quanto 0,03 GPa, comparável ao que pode ser feito com o pós-recozimento.

p Um caminho eficiente para filmes livres de tensão terá um impacto significativo nos processos de metalização e na fabricação de circuitos de próxima geração. A tecnologia pode ser aplicada a outros metais e promete grandes ganhos para a indústria eletrônica.