La deposición por pulverización catódica es una técnica de deposición física en fase vapor (PVD).
Consiste en la expulsión de átomos de un material objetivo sólido mediante el bombardeo de partículas de alta energía.
A continuación, estos átomos expulsados se depositan sobre un sustrato para formar una fina película.
El proceso utiliza una cámara de vacío, un gas controlado (normalmente argón) y la energización eléctrica de un cátodo para crear un plasma.
Explicación de los 5 pasos clave
1. Preparación de la cámara de vacío
El proceso comienza en una cámara de vacío.
Se introduce un gas controlado, normalmente argón.
El entorno de vacío es crucial, ya que reduce el número de moléculas de gas que podrían interferir en el proceso de deposición.
2. Creación del plasma
Se energiza eléctricamente un cátodo, que es el blanco para sputtering fabricado con el material que se va a depositar.
Esta energización crea un plasma al ionizar el gas argón.
El plasma consiste en electrones libres e iones de argón.
3. Bombardeo de iones
Los electrones libres del plasma aceleran hacia el ánodo.
Chocan con los átomos de argón y los convierten en iones de argón cargados positivamente.
Estos iones son atraídos hacia el cátodo cargado negativamente (blanco de sputtering) y colisionan con él a gran velocidad.
4. Expulsión de los átomos del blanco
Las colisiones de alta energía entre los iones de argón y el material del cátodo provocan la expulsión de los átomos del cátodo.
Éste es el mecanismo clave de la deposición por pulverización catódica.
La transferencia de momento de los iones a los átomos del blanco provoca su expulsión.
5. Deposición sobre el sustrato
Los átomos expulsados viajan a través del vacío y se depositan sobre un sustrato situado en las proximidades.
El sustrato puede estar hecho de diversos materiales, como silicio, vidrio o plástico.
La película depositada puede tener propiedades específicas como la reflectividad, la conductividad eléctrica o la dureza mecánica en función del material objetivo y de los parámetros del proceso.
6. Optimización y control
El proceso de sputtering puede optimizarse ajustando diversos parámetros.
Entre ellos se incluyen la presión del gas, la potencia aplicada al cátodo, la distancia entre el blanco y el sustrato y el ángulo de deposición.
Esto permite controlar las propiedades de la película depositada, incluido su espesor, uniformidad y estructura.
Desarrollo histórico y aplicaciones
La deposición por pulverización catódica se observó por primera vez a mediados del siglo XIX.
Se desarrolló como técnica de deposición de películas finas a principios del siglo XX.
Desde entonces ha evolucionado con los avances en la tecnología de vacío y la introducción de técnicas como el sputtering por magnetrón.
En la actualidad, se utiliza ampliamente en diversas industrias, como la electrónica, la óptica y la fabricación.
Sus aplicaciones incluyen el recubrimiento de discos duros de ordenador, circuitos integrados y películas ópticas.
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