¿Qué son los recubrimientos de película delgada?
Los recubrimientos de película delgada son capas extremadamente delgadas de material colocado en la superficie del sustrato. Pueden variar en el grosor de varios micrómetros, o millones de metros, hasta menos de 1 nanómetro, o mil millones de metros. Se pueden hacer recubrimientos de película delgada de varias sustancias, incluidas silicio, cerámica y arsenuro de galio. Se usan comúnmente en dispositivos ópticos como células fotovoltaicas utilizadas para la generación de energía solar, para componentes para electrónica y herramientas y otros equipos que requieren resistencia al daño de la superficie.
La composición de un recubrimiento de película delgada depende de su propósito. Los recubrimientos de película delgada utilizadas en las células fotovoltaicas para generar energía solar están hechos de materiales semiconductores como silicio y arsenuro de galio. Estos materiales pueden convertir la energía de la luz en corriente eléctrica cuando los fotones de luz entrantes excitan los electrones del material semiconductor a niveles de energía más altos. Estos recubrimientos también se usan en electrónica, como CI integradoLos rcuits.
Las películas delgadas semiconductoras a menudo se aplican en una serie de capas con diferentes composiciones químicas para afectar las propiedades de la película. Estas capas pueden ser increíblemente delgadas, y algunos recubrimientos de película delgada tienen capas que son solo un átomo de espesor. Por lo tanto, un recubrimiento de película delgada puede contener una estructura interna compleja de capas variables en un espacio extremadamente pequeño.
La cerámica de película delgada se utilizan en aplicaciones que requieren materiales resistentes al desgaste o la corrosión. Las herramientas de corte, por ejemplo, pueden tener una vida laboral muy extendida si están hechas con una delgada capa externa de cerámica en el borde de corte para proteger el resto de la cuchilla del desgaste. Los dispositivos que usan productos químicos reactivos, como las celdas de combustible, pueden usar cerámica de película delgada para contenerlos debido a la relativa inercia química de la película de cerámica.
Otros usos de los recubrimientos de película delgada incluyen baterías de litio recargables,que se puede hacer con un cátodo compuesto por una película delgada de litio y óxidos de metal para producir baterías que son mucho menos voluminosas y más flexibles que las baterías convencionales. Los espejos contienen una película de metal delgada, generalmente hecha de aluminio en los espejos modernos, detrás del vidrio para crear una superficie reflectante. Los recubrimientos de películas de aluminio delgados también se utilizan en el empaque de muchos bienes de consumo modernos, especialmente alimentos, para aumentar la vida útil de los artículos perecederos y hacer que el paquete sea más brillante y más notable. Las películas de aluminio también se usan como aislamiento, especialmente para aplicaciones que requieren flexibilidad y portabilidad, y se incorporan en cosas como trajes espaciales, equipo de protección de los bomberos y mantas aislantes de emergencia para víctimas de choque.
.Los recubrimientos de película delgada se aplican a una superficie a través de una de varias técnicas denominadas colectivamente como deposición de película delgada. La mayoría de estos métodos se clasifican como deposición química, en la que la película delgada se aplicaIED a través de una reacción química entre la superficie y un fluido llamado precursor, o deposición física, en la que la película se aplica a través de medios mecánicos, térmicos o eléctricos. Los métodos de deposición química incluyen enchapado, que utiliza una solución precursora líquida que contiene iones metálicos disueltos y deposición de vapor químico, en el que la superficie reacciona con compuestos gaseosos.
Los métodos físicos de deposición se llevan a cabo en una cámara de vacío que contiene el sustrato y la sustancia. Las partículas de estos últimos se eliminan a través de varios medios, como calefacción, pulsos láser o arcos eléctricos, creando un vapor que forma una película en el sustrato. También hay métodos que usan procesos físicos y químicos y no encajan perfectamente en ninguna de las categorías, como la pulverización reactiva y la epitaxia del haz molecular.