¿Qué es la deposición de película delgada?
La deposición de película delgada es una técnica utilizada en la industria para aplicar un recubrimiento delgado a una parte de diseño particular hecha de un material objetivo e infundir a su superficie ciertas propiedades. Los recubrimientos de película delgada se aplican para cambiar las propiedades ópticas del vidrio, las propiedades corrosivas de los metales y las propiedades eléctricas de los semiconductores. Se emplean varias técnicas de deposición, generalmente para agregar átomos o moléculas, una capa a la vez, a una amplia gama de materiales que carecen de las propiedades esenciales de la superficie que proporcionan los recubrimientos delgados. Cualquier diseño para el que se requiera un recubrimiento de volumen y peso mínimos puede beneficiarse de la deposición de película delgada que expone un material objetivo a un entorno energizado de líquido, gas o plasma.
Los primeros recubrimientos de metal crudo se usaron en el primer milenio para mejorar las propiedades reflectantes del vidrio para espejos. La década de 1600 vio el desarrollo de técnicas de revestimiento más refinadas por los fabricantes de vidrio venecianos. No fue hasta el siglo XIX cuando existieron métodos de precisión para aplicar recubrimientos delgados, como la galvanoplastia y la deposición al vacío.
La galvanoplastia es una forma de deposición química en la que la parte a recubrir se une a un electrodo y se sumerge en una solución conductora de iones metálicos. A medida que pasa una corriente a través de la solución, los iones son atraídos hacia la superficie de una parte para crear lentamente una capa delgada de metal. Las soluciones semisólidas llamadas sol-geles son otro medio de deposición química de películas delgadas. Mientras las partículas de recubrimiento sean lo suficientemente pequeñas, permanecerán en suspensión en el gel el tiempo suficiente para organizarse en capas y proporcionar un recubrimiento uniforme cuando la fracción líquida se elimine en una fase de secado.
La deposición de vapor es una técnica para crear una deposición de película delgada en la que una parte se recubre con un gas o plasma energizado, generalmente en un vacío parcial. En la cámara de vacío, los átomos y las moléculas se distribuyen uniformemente y crean un recubrimiento de pureza y grosor consistentes. Por el contrario, con la deposición química de vapor, la pieza se coloca en una cámara de reacción ocupada por el recubrimiento en forma gaseosa. El gas reacciona con el material objetivo para crear el espesor de recubrimiento deseado. En la deposición de plasma, el gas de recubrimiento se sobrecalienta en una forma iónica que luego reacciona con la superficie atómica de la pieza, típicamente a presiones elevadas.
En la deposición por pulverización catódica, una fuente de material de recubrimiento puro en forma sólida es energizada por el calor o el bombardeo electrónico. Algunos de los átomos de la fuente sólida se desprenden y se suspenden uniformemente alrededor de la superficie de la pieza en un gas inerte, como el argón. Este tipo de deposición de película delgada es útil para ver características finas en piezas pequeñas que están recubiertas con pulverización catódica en oro y observadas a través de un microscopio electrónico. Al recubrir la pieza para su posterior estudio, los átomos de oro se desprenden de una fuente sólida sobre la pieza y caen sobre su superficie a través de una cámara llena de gas argón.
Las aplicaciones de la deposición de película delgada son diversas y se han expandido. Los recubrimientos ópticos en lentes y placas de vidrio pueden mejorar las propiedades de transmisión, refracción y reflexión, produciendo filtros ultravioleta (UV) en anteojos recetados y vidrio antirreflectante para fotos enmarcadas. La industria de los semiconductores utiliza recubrimientos delgados para proporcionar una conductancia o aislamiento mejorado para materiales como las obleas de silicio. Las películas delgadas de cerámica son anticorrosivas, duras y aislantes; aunque frágiles a bajas temperaturas, se han utilizado con éxito en sensores, circuitos integrados y diseños más complejos. Las películas delgadas se pueden depositar para formar estructuras "inteligentes" ultrapequeñas como baterías, células solares, sistemas de administración de medicamentos e incluso computadoras cuánticas.