La deposición en fase vapor (VPD) es un proceso fundamental en la ciencia y la ingeniería de materiales, que se utiliza para crear películas finas y revestimientos sobre sustratos.Las dos categorías principales de VPD son la deposición física en fase vapor (PVD) y la deposición química en fase vapor (CVD).Las técnicas de PVD, como la evaporación térmica y la pulverización catódica, implican la transformación física de un material sólido en vapor, que luego se deposita sobre un sustrato.El CVD, por su parte, implica reacciones químicas para producir un vapor que se deposita sobre el sustrato.Cada método tiene pasos y mecanismos específicos, lo que los hace adecuados para distintas aplicaciones.
Explicación de los puntos clave:
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Deposición física de vapor (PVD):
- Evaporación térmica: Este método consiste en calentar un material hasta que se vaporiza en una cámara de alto vacío.A continuación, el vapor se condensa en un sustrato para formar una fina película.El material de partida suele calentarse a temperaturas de entre 250°C y 350°C, con lo que pasa del estado sólido al de vapor.Las técnicas de evaporación térmica incluyen la evaporación térmica en vacío, la evaporación por haz de electrones, la evaporación por haz láser, la evaporación por arco, la epitaxia por haz molecular y la evaporación por recubrimiento iónico.
- Pulverización catódica: En este proceso, iones de alta energía bombardean un blanco metálico sólido, expulsando átomos a una fase gaseosa.A continuación, estos átomos se depositan sobre un sustrato dentro de una cámara de vacío.El sputtering se utiliza mucho por su capacidad para depositar una amplia gama de materiales, como metales, aleaciones y cerámicas.
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Deposición química en fase vapor (CVD):
- Visión general del proceso: El CVD implica el uso de una máquina de deposición química de vapor para introducir un gas reactivo en una cámara, donde reacciona con un material vaporizado para formar un compuesto.A continuación, este compuesto se deposita sobre un sustrato.El proceso suele constar de cuatro pasos: excitación del material para formar un vapor, introducción de un gas reactivo, formación de un compuesto y deposición sobre el sustrato.
- Aplicaciones: El CVD se utiliza para crear materiales sólidos de gran pureza y rendimiento, como semiconductores, fibras ópticas y revestimientos para diversas aplicaciones industriales.
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Pasos en PVD y CVD:
- Pasos del PVD: El proceso PVD generalmente implica tres pasos principales: vaporización del material de revestimiento (mediante evaporación, separación o pulverización catódica), migración de átomos o moléculas en el revestimiento (a menudo implicando reacciones tras colisiones de partículas) y deposición de estos átomos o moléculas sobre un sustrato.
- Pasos del CVD: El proceso CVD comienza con la creación de plasma a partir de un gas, normalmente utilizando un plasma acoplado inductivamente (ICP).El gas se ioniza y los electrones de alta energía colisionan con las moléculas de gas, provocando su disociación en átomos.A continuación, estos átomos se depositan sobre el sustrato, donde se condensan para formar una fina película.
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Ventajas y aplicaciones:
- Ventajas del PVD: Las técnicas de PVD son conocidas por su capacidad para producir revestimientos densos y de alta calidad con una excelente adherencia.Se utilizan ampliamente en la industria de semiconductores, revestimientos ópticos y acabados decorativos.
- Ventajas del CVD: El CVD ofrece la posibilidad de depositar materiales a temperaturas relativamente bajas, lo que lo hace adecuado para sustratos sensibles a la temperatura.Se utiliza mucho en la producción de películas finas para electrónica, células solares y revestimientos protectores.
Si se conocen estos métodos y sus pasos específicos, se puede elegir la técnica de deposición en fase vapor adecuada en función de la aplicación deseada y de las propiedades del material.
Tabla resumen:
| Método | Técnicas clave | Pasos | Ventajas | Aplicaciones |
|---|---|---|---|---|
| PVD (deposición física de vapor) | Evaporación térmica, pulverización catódica | Vaporización, migración, deposición | Recubrimientos densos de alta calidad con excelente adherencia | Semiconductores, revestimientos ópticos, acabados decorativos |
| CVD (deposición química en fase vapor) | Deposición de gas reactivo, Creación de plasma | Excitación, Introducción de gas reactivo, Formación de compuestos, Deposición | Deposición a baja temperatura, materiales de alta pureza | Electrónica, células solares, revestimientos protectores |
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