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El método convencional de pulverización catódica es una técnica de deposición de películas finas ampliamente utilizada en la que los átomos son expulsados de un material objetivo sólido debido al bombardeo de iones de alta energía.A continuación, estos átomos expulsados se depositan sobre un sustrato, formando una película delgada.El proceso suele consistir en crear un entorno de vacío, introducir un gas inerte como el argón, ionizar el gas para formar un plasma y utilizar los iones resultantes para pulverizar el material objetivo.Este método es muy preciso y se utiliza habitualmente en sectores como los semiconductores, la óptica y los revestimientos.

Explicación de los puntos clave:

1. Creación de un entorno de vacío:

   • El proceso comienza creando un vacío en el interior de la cámara de reacción para eliminar las impurezas y la humedad.Esto garantiza un entorno controlado para una deposición uniforme.
   • La presión suele reducirse a aproximadamente 1 Pa (0,0000145 psi).

2. Introducción de gas inerte:

   • Se introduce en la cámara un gas inerte, normalmente argón, a baja presión.Este gas se elige porque es químicamente no reactivo, lo que evita la contaminación del material objetivo.
   • El intervalo de presión suele oscilar entre 10^-1 y 10^-3 mbar.

3. Generación de plasma:

   • Se aplica un alto voltaje (3-5 kV) para ionizar el gas argón, creando un plasma compuesto de iones Ar+.
   • El plasma se confina y acelera alrededor del blanco mediante un campo magnético, lo que aumenta la eficacia del proceso de sputtering.

4. Bombardeo iónico y sputtering:

   • Los iones de argón cargados positivamente se aceleran hacia el blanco cargado negativamente (cátodo).
   • Cuando estos iones de alta energía golpean el blanco, transfieren su energía, provocando la expulsión de átomos de la superficie del blanco.Este fenómeno se conoce como pulverización catódica.

5. Transporte de átomos pulverizados:

   • Los átomos expulsados se desplazan por el entorno de baja presión y se depositan sobre el sustrato.
   • Este transporte se produce en una región de presión reducida, lo que garantiza una interferencia y contaminación mínimas.

6. Formación de películas finas:

   • Los átomos pulverizados se condensan en el sustrato y forman una fina película.
   • Las propiedades de la película, como el grosor y la uniformidad, pueden controlarse con precisión ajustando parámetros como la presión del gas, el voltaje y la distancia entre el objetivo y el sustrato.

7. Calentamiento (opcional):

   • En algunos casos, la cámara se calienta a temperaturas que oscilan entre 150°C y 750°C (302°F y 1382°F) para mejorar la adherencia y la calidad de la película depositada.

8. Técnicas habituales de sputtering:

   • Sputtering de magnetrón:Utiliza un campo magnético para aumentar la densidad del plasma y la eficacia del sputtering.
   • Pulverización catódica DC:Se utiliza corriente continua para generar el plasma y pulverizar el material objetivo.
   • Pulverización catódica por RF:Se utiliza radiofrecuencia para ionizar el gas, adecuado para materiales aislantes.
   • Pulverización catódica reactiva:Consiste en introducir un gas reactivo (por ejemplo, oxígeno o nitrógeno) para formar películas compuestas.

9. Aplicaciones:

   • El método de pulverización catódica convencional se utiliza en diversas industrias, entre ellas:
     • Semiconductores:Para depositar películas finas en circuitos integrados.
     • Óptica:Para crear revestimientos antirreflectantes y reflectantes.
     • Revestimientos:Para revestimientos resistentes al desgaste y decorativos en herramientas y componentes.

Siguiendo estos pasos, el método de sputtering convencional garantiza una deposición de película fina precisa y de alta calidad, lo que lo convierte en una piedra angular de la fabricación moderna y la ciencia de los materiales.

Tabla resumen:

Pasos clave	Detalles
Entorno de vacío	Presión reducida a ~1 Pa para una deposición controlada y sin impurezas.
Introducción de gas inerte	Introducción de gas argón de 10^-1 a 10^-3 mbar para evitar la contaminación.
Generación de plasma	Un voltaje de 3-5 kV ioniza el argón, formando plasma Ar+ para un sputtering eficaz.
Bombardeo iónico	Los iones Ar+ golpean el objetivo, expulsando átomos sobre el sustrato.
Formación de películas finas	Los átomos pulverizados se condensan, formando películas uniformes con un control preciso.
Calentamiento (opcional)	Cámara calentada a 150°C-750°C para mejorar la adherencia y la calidad de la película.
Técnicas comunes	Magnetrón, CC, RF y sputtering reactivo para diversas necesidades de materiales.
Aplicaciones	Semiconductores, óptica y revestimientos resistentes al desgaste.

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