Para medir el grosor de una película, se pueden emplear varios métodos, cada uno con su propio conjunto de requisitos y capacidades. La elección del método depende de factores como la transparencia del material, la precisión requerida y la información adicional necesaria. A continuación se presentan los principales métodos y sus principios:
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Perfilometría con estilete: Este método consiste en escanear físicamente un estilete sobre la superficie de la película para medir la diferencia de altura entre la película y el sustrato. Requiere la presencia de una ranura o escalón, que puede crearse mediante enmascaramiento o grabado. El palpador detecta la topografía y, a partir de la altura medida, se puede calcular el espesor. Este método es adecuado para materiales no transparentes y proporciona una medición mecánica directa.
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Interferometría: Esta técnica utiliza la interferencia de ondas luminosas para medir el espesor. Requiere una superficie altamente reflectante para producir franjas de interferencia. Las franjas se analizan para determinar el espesor en función de la longitud de onda de la luz utilizada. La interferometría es muy precisa y puede utilizarse con películas transparentes y reflectantes. Sin embargo, requiere una configuración cuidadosa para garantizar un análisis preciso de las franjas.
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Microscopía electrónica de transmisión (TEM): La TEM se utiliza para películas muy finas, normalmente de unos pocos nanómetros a 100 nm. Consiste en tomar una vista transversal de la película y analizarla con un microscopio electrónico. A menudo se utiliza el haz de iones focalizado (FIB) para preparar la muestra. Este método proporciona imágenes de alta resolución y también puede revelar detalles estructurales de la película.
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Espectrofotometría: Este método óptico utiliza el principio de interferencia para medir el espesor de la película. Es eficaz para películas con espesores comprendidos entre 0,3 y 60 µm. El espectrofotómetro mide la intensidad de la luz tras atravesar la película y los patrones de interferencia se analizan para determinar el espesor. Este método requiere conocer el índice de refracción de la película, que afecta al patrón de interferencia.
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Espectroscopia de energía dispersiva (EDS): Aunque se utiliza principalmente para el análisis elemental, la EDS también puede proporcionar información sobre el espesor de la película cuando se utiliza junto con técnicas como la microscopía electrónica de barrido (SEM). Mide los rayos X emitidos por la muestra al ser bombardeada con electrones, lo que puede indicar la presencia y el grosor de las distintas capas de la película.
Cada uno de estos métodos tiene sus ventajas y limitaciones, y la elección del método depende de los requisitos específicos de la película que se va a analizar, incluidas sus propiedades materiales, el rango de espesores y el nivel de detalle deseado. Para obtener mediciones precisas, es fundamental tener en cuenta la uniformidad de la película y la adecuación de la técnica de medición a las características de la película.
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