La deposición física de vapor (PVD) es un proceso de recubrimiento de película fina.
Consiste en la deposición física de átomos, iones o moléculas de un material de revestimiento sobre un sustrato.
Este proceso se utiliza normalmente para producir revestimientos de metales puros, aleaciones metálicas y cerámicas con un grosor que oscila entre 1 y 10 µm.
El PVD funciona a presión reducida dentro de una cámara de atmósfera controlada.
Incluye varias técnicas como la evaporación térmica, el sputtering y el metalizado iónico.
Resumen de la teoría del depósito físico en fase vapor
El depósito físico en fase vapor (PVD) es un método utilizado para depositar películas finas de materiales sobre sustratos.
Lo hace mediante el proceso físico de vaporizar el material de origen y condensarlo sobre el sustrato.
Este proceso no implica reacciones químicas.
En su lugar, se basa en medios mecánicos, electromecánicos o termodinámicos para transferir el material de un estado condensado a un estado de vapor y luego de nuevo a un estado condensado sobre el sustrato.
Explicación detallada
1. Descripción general del proceso
El PVD implica la transformación de un material sólido en su fase de vapor y su posterior depósito sobre un sustrato.
Esto se consigue mediante diversos métodos, como la evaporación térmica, la pulverización catódica y el metalizado iónico.
Estos métodos funcionan en condiciones de vacío para facilitar el proceso de deposición.
2. Evaporación térmica
En la evaporación térmica, el material de partida se calienta en una cámara de alto vacío hasta que se vaporiza.
A continuación, el vapor atraviesa el vacío y se condensa en la superficie más fría del sustrato, formando una fina película.
Este método es especialmente útil para depositar materiales puros.
Se utiliza habitualmente en aplicaciones en las que se requiere un recubrimiento uniforme.
3. Pulverización catódica
La pulverización catódica consiste en la expulsión de átomos de un material objetivo (fuente) debido al bombardeo de partículas energéticas (normalmente iones).
A continuación, los átomos expulsados viajan a través del vacío y se depositan sobre el sustrato.
Este método permite obtener una mejor adherencia y revestimientos más densos en comparación con la evaporación térmica.
4. Metalizado iónico
El metalizado iónico combina los principios de la evaporación y el sputtering.
Consiste en evaporar el material de partida en un entorno de plasma.
Esto aumenta la energía de los átomos depositados, lo que produce una mejor adhesión y revestimientos más densos.
Este método también permite la incorporación de gases reactivos para formar compuestos durante la deposición.
5. PVD reactivo
El PVD reactivo es una variante en la que se introducen gases reactivos como nitrógeno, oxígeno o metano en la cámara de deposición.
Estos gases reaccionan con el material fuente vaporizado para formar compuestos en el sustrato.
Esto amplía la gama de materiales que pueden depositarse.
6. Preparación del sustrato
El sustrato suele prepararse y colocarse de forma que se maximice la deposición del material vaporizado.
En algunos casos, el sustrato se bombardea con iones para limpiar su superficie y mejorar la adhesión del material depositado.
Conclusión
El depósito físico en fase vapor es una técnica versátil y ampliamente utilizada para depositar películas finas de materiales sobre diversos sustratos.
Funciona en condiciones de vacío.
Utiliza varios métodos para garantizar la transferencia efectiva de material de la fuente al sustrato.
De este modo se forman revestimientos con espesores y propiedades controlados.
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