El tipo de sistema de pulverización catódica utilizado normalmente para depositar películas finas de ZnO es el sistema de pulverización catódica por magnetrón. Este sistema funciona creando un plasma en una cámara de vacío donde los iones de argón se aceleran hacia un objetivo (ZnO en este caso) mediante un campo eléctrico. Los iones de alta energía colisionan con el blanco, provocando la expulsión de átomos de ZnO que se depositan posteriormente sobre un sustrato.
Principio de funcionamiento del sistema de pulverización catódica por magnetrón:
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Configuración de la cámara de vacío: El proceso comienza colocando el sustrato y el blanco de ZnO dentro de una cámara de vacío. A continuación, la cámara se llena con un gas inerte, normalmente argón, a baja presión. Este entorno evita cualquier reacción química no deseada y garantiza que las partículas pulverizadas puedan desplazarse hasta el sustrato sin colisiones significativas.
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Creación del plasma: Se aplica un campo eléctrico a través de la cámara, normalmente conectando el objetivo de ZnO a un voltaje negativo y la pared de la cámara a un voltaje positivo. Esta configuración atrae iones de argón cargados positivamente hacia el blanco. La colisión de estos iones con la superficie del blanco libera átomos de ZnO mediante un proceso denominado pulverización catódica.
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Deposición de ZnO: Los átomos de ZnO liberados viajan a través del plasma y se depositan sobre el sustrato, formando una fina película. La velocidad de deposición y la uniformidad pueden controlarse ajustando la potencia aplicada al blanco, la presión del gas y la distancia entre el blanco y el sustrato.
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Control y optimización: Para optimizar el proceso de deposición, pueden ajustarse diversos parámetros, como la temperatura del sustrato, la mezcla de gases (por ejemplo, añadiendo oxígeno para el sputtering reactivo a fin de mejorar las propiedades del ZnO) y el uso de un sesgo del sustrato para controlar la energía de los átomos depositantes.
Explicación del diagrama:
- Blanco: Blanco de ZnO conectado a una fuente de tensión negativa.
- Sustrato: Colocado frente al blanco, normalmente en un soporte que puede calentarse o enfriarse según sea necesario.
- Cámara de vacío: Contiene la diana, el sustrato y está llena de gas argón.
- Fuente de alimentación: Suministra la tensión negativa al blanco, creando el campo eléctrico.
- Bombas: Mantienen el vacío extrayendo los gases de la cámara.
- Mirillas y sensores: Permiten supervisar y controlar las condiciones del proceso.
Esta configuración garantiza la deposición de películas finas de ZnO con gran pureza y propiedades controladas, lo que convierte al sputtering por magnetrón en un método eficaz para diversas aplicaciones, como la electrónica y las células solares.
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