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Deposición de película delgada


Deposición de película delgada


Evaporación térmica
Evaporación térmica es probablemente el más simple proceso de deposición física de vapor (PVD) para la producción de películas delgadas, en que fuente de átomos o moléculas (evaporant) reciben energía térmica de la calefacción para formar la fase de vapor y posteriormente condensarse en un substrato. Este proceso implica ya sea la vaporización cuando un sólido se funde primero y luego se transforma en vapor o sublimación cuando ocurre la transformación de sólido-vapor directamente. Las tasas de deposición altas, condición del vacío alto y aplicabilidad general a todas las clases de materiales son las principales razones de la popularidad de esta técnica.

Generalmente hay dos tipos de fuentes de evaporación ― calentado eléctricamente y calentada en el haz de electrones. Fuente de evaporación calentado eléctricamente se basa en el julio usar calentadores de resistencia o inducción, que la evaporants toda a su temperatura de evaporación del calor de la calefacción. Las fuentes pueden tener muy diversas configuraciones tales como alambre fuentes, fuentes de la hoja, hornos de sublimación y fuentes de crisol. Una cuestión clave con tales fuentes de evaporación es que no debe contaminar, reaccionan con el o la aleación con la evaporants o liberación de gases a la temperatura de evaporación.

En este sentido así como la entrada de energía, calefacción de haz de electrones se convierte en sin duda la técnica de evaporación preferido. En la viga e evaporación electrones están thermionically emitidas por filamentos calentados, acelerados por un potencial negativo en el cátodo y dirigidos a la evaporant de carga en tierra potencial debido a la presencia de un campo magnético transversal. La pureza de la evaporant está asegurada porque sólo una pequeña cantidad de la carga se funde o sublimes para que el crisol eficaz es el material del cráneo unmelted rodeado.

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Farfulla
En lugar de evaporación térmica causada por la absorción de energía térmica, átomos también pueden dejar un fuente sólida de material por medio de la farfulla, bombardeo superficial de i. e. con partículas energéticas. Similar a la evaporación los átomos emitidos en proceso de la farfulla de viaje a través de un ambiente de presión reducida y depositan atómico en un substrato. El material de fuente, también llamado blanco, sirve como cátodo, al que se conecta una fuente de alimentación DC o RF mientras que el sustrato sirve como el ánodo, que puede ser flotante, sesgado o conectado a tierra.

Después de que la cámara de vacío se llena con un gas de trabajo, por lo general argón, una descarga eléctrica (plasma) se puede iniciar mediante la aplicación de un voltaje entre el cátodo y el ánodo. El gas ionizado positivamente átomos en lo plasma son acelerados hacia el blanco debido al potencial de la gota en las proximidades de la superficie del blanco y huelga hacia fuera átomos que pasan por el plasma y condensan en el sustrato para formar películas delgadas de las deseada.

Hay varias variantes del proceso, es decir, DC, RF, reactiva la farfulla y magnetrón sputtering. Estos términos son sin embargo sobre diferentes aspectos y lo que en la práctica utilizado son generalmente híbridos de ellos. Hay una serie de ventajas de la técnica de sputtering. Excepción de alta tasa y área grande permite también deposición de aleaciones y compuestos con muy diferente presión de vapor de los componentes. Las películas presentan en general baja rugosidad, alta densidad, alta homogeneidad lateral y buena adherencia al sustrato.

Además, farfulla objetivos de casi todos los materiales técnicos hoy en día están disponibles en el mercado, sin importar metales, semiconductores u óxidos, fluoruros, Boruros y nitruros. Normalmente, estos materiales se pueden fabricar en una variedad de formas, por ejemplo como discos circulares y rectangulares o toroides. Estas propiedades hacen de la farfulla una técnica muy popular tanto para la investigación científica y la producción industrial.


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Farfulla del magnetrón

Magnetrón sputtering utiliza imanes para atrapar electrones sobre el material objetivo cargados negativamente por lo que no son libres bombardear el sustrato, impidiendo el objeto a recubrir de sobrecalentamiento o daños y permite una tasa de deposición de película delgada más rápido. Sistemas de Sputtering magnetrón se configuran comúnmente como "En línea" donde viajan los sustratos por el material de la blanco en algún tipo de cinta transportadora, o circular para usos más pequeños. Utilizan varios métodos de inducir el estado de alta energía como corriente directa (DC), corriente alterna (CA) y radiofrecuencia (RF) magnetrón fuentes.

En comparación con evaporación térmica que utiliza temperaturas de calefacción más convencionales, Sputtering ocurre en el plasma "cuarto estado de la naturaleza" medio ambiente con mayores temperaturas y energías cinéticas, lo que permite una fina película mucho más pura y más precisa deposición en el nivel atómico.Que es la elección correcta para su sistema de capa deposición de película delgada específicos necesitan puede depender de muchos factores complejos - y más de uno de los enfoques puede adoptarse para alcanzar extremos similares.  Siempre quiere la ayuda de la ingeniería de vacío competente experto para evaluar exactamente a sus necesidades y ofrecerle el resultado óptimo al mejor precio.



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Deposición pulsada del laser
Láser pulsado (PLD) es otro proceso PVD, que se convierte en más atractivo hoy en día para el crecimiento epitaxiales películas delgadas de alta calidad. Originalmente fue clasificado como una variante poco convencional del proceso de evaporación, ya que el PLD también involucra la vaporización de los materiales excepto la "calefacción" es una fuente de láser de alta potencia. Hoy en día PLD se considera más bien como una técnica de deposición individual debido a su diferencia sustancial en la configuración y aplicación frente a la evaporación.

En PLD se quitado por ablación de un blanco sólido proceso materiales por láser pulsado de alta potencia, generalmente con longitud de onda ULTRAVIOLETA. El proceso de ablación produce una nube de plasma transitoria, muy luminoso que contiene neutros, iones, electrones, etcetera. La nube de plasma se expande lejos de la superficie del blanco e interactúa con el ambiente de la cámara hasta que alcance el sustrato, donde se depositan las películas. Varias ventajas que PLD una técnica favorable para el cultivo de los dieléctricos y los superconductores. Tiene la capacidad de transferencia muy estequiométrica de materiales de destino al sustrato, que permite el crecimiento del complejo películas multicomponentes con pequeños trozos de material a granel. Por otra parte, el uso de energía externa resulta en un proceso muy limpio con gas de fondo siendo inertes o reactivos.

Epitaxy de la fase de vapor metal-orgánico
Al lado de los procesos mencionados PVD, deposición de vapor químico (CVD) es también una técnica ampliamente utilizada para el crecimiento de película delgada. En lugar de transferencia de material de evaporant de la fase condensada o destino, CVD utiliza reactivos gaseosos (precursores) a una presión moderada para la formación de película delgada.

CVD es un proceso complejo y consiste en generalmente varios pasos secuenciales. Durante el proceso se coloca el sustrato bajo flujo de gas constante de precursores. Reacciones químicas en la fase de gas producen nuevas especies reactivas y productos derivados en la zona de reacción. Estos reactivos iniciales y los productos se transportan a la superficie del sustrato mediante adsorción física o química. Reacciones heterogéneas entre estos reactivos son catalizadas por la superficie y llevan a la nucleación y crecimiento de la película. Subproductos volátiles de las reacciones superficiales dejan la superficie por desorción y se transportan lejos de la zona de reacción.

Entre una variedad diferentes enfermedades cardiovasculares procesos, epitaxy de la fase de vapor metal-orgánicos (MOVPE), también llamado deposición de vapor química metal-orgánica (MOCVD), se convierte hoy en día la técnica dominante para la fabricación de dispositivos optoelectrónicos basados en semiconductores compuestos.



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