La deposición química en fase vapor (CVD) es un método muy utilizado en la ciencia de materiales para la síntesis de películas finas y nanomateriales. Consiste en la reacción química de precursores gaseosos sobre un sustrato en condiciones controladas, normalmente a temperaturas elevadas en una cámara de vacío. Esta técnica es especialmente eficaz para producir materiales 2D y tiene aplicaciones en la fabricación de semiconductores, incluida la fabricación de la tecnología de semiconductores de óxido metálico complementarios (CMOS).
Detalles del proceso:
En el CVD, los materiales precursores se introducen en forma de vapor en una cámara de reacción donde reaccionan o se descomponen en el sustrato. Esta reacción se ve facilitada por el calor, que puede aplicarse directamente al sustrato o indirectamente a través de las paredes de la cámara. La elección de los gases precursores y las condiciones de reacción (temperatura, presión, caudal de gas) son fundamentales para determinar las propiedades del material depositado.Variantes del CVD:
Existen varias variantes de CVD, cada una adaptada a requisitos o materiales específicos. Por ejemplo, el CVD de baja presión (LPCVD) funciona a presiones reducidas, lo que mejora la uniformidad de la deposición de la película. El CVD mejorado por plasma (PECVD) utiliza plasma para activar los gases precursores, lo que permite temperaturas de deposición más bajas. Otras variantes son el CVD a presión atmosférica, el CVD de pared caliente, el CVD de pared fría, el CVD fotoasistido y el CVD asistido por láser, cada uno de los cuales ofrece ventajas únicas para diferentes aplicaciones.
Aplicaciones en nanomateriales:
El CVD se utiliza ampliamente para la síntesis de nanomateriales basados en el carbono, como los fullerenos, los nanotubos de carbono (CNT), las nanofibras de carbono (CNF) y el grafeno. Estos materiales son cruciales en diversos campos, como la electrónica, el almacenamiento de energía y los materiales compuestos. Por ejemplo, el grafeno, un material 2D producido por CVD, es apreciado por su excepcional conductividad eléctrica y térmica, su resistencia mecánica y su transparencia.Retos y avances:
Aunque el CVD es una técnica potente, puede resultar costosa, sobre todo para los pequeños grupos de investigación y las empresas de nueva creación. Para solucionar este problema, se han desarrollado diseños de código abierto para los sistemas CVD, lo que hace que la tecnología sea más accesible. Además, las limitaciones térmicas del CVD, como los elevados costes energéticos y las dificultades para depositar materiales sobre polímeros de bajo punto de fusión, son áreas de investigación y desarrollo en curso.
