Décharge basse pression, basse température
Dépôt de films nanométriques en pulvérisation cathodique radiofréquence

2.1 Décharge diode continue

Pour créer une décharge dans un gaz entre deux plaques conductrices, il faut vaincre la rigidité électrique du milieu en appliquant un champ électrique important jusqu'à une tension d'amorçage V_b (breakdown en anglais). Ce potentiel V_b dépend du gaz et du produit pression × distance interélectrodes.

La fonction V_b = f (p × d) se traduit par les courbes de Paschen (figure 1). Ces courbes sont uniques pour chaque gaz puisqu'elles dépendent de la facilité d'ionisation de l'élément, donc de son environnement électronique propre.

Une fois amorcée, la décharge est autoentretenue tant qu'une tension minimale V_m est appliquée aux bornes des deux électrodes. Cette tension, inférieure à V_b, est due à la non-homogénéité de la décharge dans l'espace interélectrodes. Les variations du champ électrique sont linéaires avec la tension jusqu'à l'amorçage alors que, en présence du plasma, il règne un fort gradient de potentiel à proximité des électrodes. Ces régions à charges d'espace et à fort gradient de potentiel comprises entre une paroi polarisée et le plasma neutre (à l'échelle macroscopique) s'appellent les gaines cathodiques et anodiques.

Dans les bâtis de pulvérisation (figure 2), l'électrode polarisée négativement est composée de l'élément à pulvériser (la cible), alors que les parois de l'enceinte sont à la masse. Le substrat peut être soit à la masse, soit à un potentiel flottant, soit polarisé. Si l'électrode cible est équipée d'un cache (configuration dans les bâtis multicibles pour éviter une pollution intercible), il faut impérativement veiller à ce que celui-ci ne se trouve pas dans la gaine cathodique sous peine d'éteindre la décharge (voir littérature sur le fonctionnement des décharges).

2.2 Décharge radiofréquence

La pulvérisation radiofréquence a été développée pour pouvoir pulvériser des cibles isolantes, ce qui n'est pas possible en diode continue...