¿Qué es un Dispositivo de Deposición de Vapor al Vacío?
Un dispositivo de deposición de vapor al vacío es un dispositivo que forma una película sobre un objeto vaporizando una sustancia a presión reducida.
Un dispositivo de deposición de vapor al vacío puede formar un recubrimiento liso sobre un objeto, y el espesor y la composición del recubrimiento pueden ser controlados.
Usos de los Dispositivos de Deposición de Vapor al Vacío
Los dispositivos de deposición de vapor al vacío pueden formar películas de varios materiales, incluyendo materiales metálicos, como el aluminio y materiales orgánicos/inorgánicos.
Los dispositivos de deposición de vapor al vacío se utilizan para las siguientes aplicaciones:
- Películas ópticas finas (revestimientos antirreflectantes para lentes, espejos especiales, etc.)
- Cintas magnéticas (cintas de audio y vídeo, etc.)
- Semiconductores (EL orgánicos, LED, células solares, etc.)
- Componentes electrónicos (resistencias, condensadores, circuitos integrados semiconductores, etc.)
- Materiales de envasado de alimentos (por ejemplo, película evaporada de aluminio utilizada para bolsas de aperitivos, etc.)
- Aplicaciones analíticas (preparación de muestras)
Principio de los Dispositivos de Deposición de Vapor Al Vacío
Se utiliza una bomba rotativa o turbomolecular para despresurizar la cámara, vaporizar el material a depositar y depositarlo sobre el objeto a distancia. La presión reducida elimina las impurezas de la cámara y mejora la difusión del material vaporizado para producir una película lisa con buena adherencia.
El metalizado es un método muy conocido para formar una película sobre la superficie de un material. La diferencia es que en el metalizado, las materias primas se suministran desde la fase líquida, mientras que en la deposición de vapor, las materias primas se suministran desde la fase gaseosa.
Tipos de Dispositivos de Deposición de Vapor Al Vacío
Los métodos de deposición utilizados en los dispositivos de deposición de vapor al vacío pueden dividirse en dos tipos según el método utilizado para vaporizar la sustancia: deposición física de vapor (PVD) y deposición química de vapor (CVD).
1. Deposición Física de Vapor (PVD)
La deposición física de vapor (PVD) es un método de formación de películas mediante la vaporización o sublimación de materiales de evaporación a través de medios físicos, como el calentamiento. Los métodos de calentamiento incluyen el haz de electrones, el calentamiento por resistencia, la inducción de alta frecuencia y el láser.
- Calentamiento por Haz de Electrones
La vaporización se produce irradiando el material de evaporación almacenado en un crisol hecho de materiales refractarios con un haz de electrones. Los haces de electrones tienen una energía elevada y pueden aplicarse a materiales con puntos de fusión altos. - Calentamiento por Resistencia
Se aplica una corriente eléctrica a una resistencia, como la de tungsteno, para generar calor, y el material de evaporación se coloca sobre la resistencia para calentarlo y vaporizarlo. Dado que es relativamente difícil elevar la temperatura, este método es adecuado para materiales con puntos de fusión bajos. - Calentamiento por Inducción de Alta Frecuencia
El material de evaporación se coloca en un crisol con una bobina enrollada a su alrededor, y se hace pasar una corriente de alta frecuencia a través de la bobina para generar un fuerte campo magnético. La corriente generada por el campo magnético y el calor generado por la resistencia al calor eléctrico elevan rápidamente la temperatura para vaporizar el material de la película. - Calentamiento por Láser
Al irradiar el material de deposición con un láser, se suministra alta energía para vaporizar el material de deposición.
Los métodos de plasma y de haz molecular también se utilizan como métodos físicos de deposición de vapor.
- Epitaxia de haces Moleculares (MBE)
Este método utiliza la deposición en un vacío ultraalto para alinear las moléculas vaporizadas en la misma dirección, lo que permite un control más preciso del espesor y la composición de la película. La velocidad de crecimiento es lenta y requiere un alto vacío, lo que lo hace inadecuado para equipos grandes y poco adecuado para la producción en masa. - Pulverización Catódica
Cuando se inyecta un gas inerte, como el argón, en el vacío y se aplica un voltaje al electrodo para provocar una descarga luminosa, el argón plastificado choca con el cátodo, repeliendo los átomos y moléculas del cátodo. Si el objeto a depositar se coloca sobre el ánodo, los átomos repelidos se depositan sobre la superficie. Los métodos de ionización incluyen la tensión de corriente continua (CC), la tensión de corriente alterna de radiofrecuencia (RF-AC), los magnetrones y los haces de iones.
2. Deposición Química en Fase Vapor (CVD)
La deposición química en fase vapor (CVD) es un método de formación de películas mediante el depósito de materiales por evaporación sobre un objeto utilizando reacciones químicas u otros métodos químicos. Los métodos típicos incluyen el CVD térmico, el CVD óptico, el CVD por plasma, el CVD organometálico y la deposición de capas atómicas (ALD).
- CVD Térmico
Este método utiliza un horno calentado por resistencia para crear altas temperaturas, a través de las cuales fluyen los gases de la materia prima para inducir reacciones químicas y formar películas finas. Se puede conseguir un espesor de película relativamente uniforme. - CVD Óptico
Este método utiliza lámparas ultravioletas o rayos láser para provocar reacciones químicas en un proceso a baja temperatura para formar películas finas. Como no se generan iones, el sustrato resulta poco dañado. - CVD por Plasma
El CVD por plasma es un método en el que se aumenta la reactividad de las materias primas plastificándolas, lo que provoca una reacción en el blanco de evaporación para formar una película. Se pueden formar películas de alta calidad porque las películas finas se forman a bajas temperaturas. Sin embargo, el equipo es caro y su mantenimiento es difícil. - CVD Organometálico
Este método utiliza un precursor organometálico del metal que se va a depositar por vapor como materia prima, que reacciona en el blanco para formar una fina película metálica. Este método se utiliza para la producción en masa de LED y otros dispositivos porque puede formar películas a gran velocidad controlando con precisión el grosor de la película. - Deposición de Capas Atómicas (ALD)
Al depositar y sustituir varios tipos de materias primas de una en una, los materiales reaccionan de forma controlada en un lugar fijo para formar una película fina con una estructura y un grosor controlados.
Además de los anteriores, se han desarrollado y se comercializan dispositivos de deposición de vapor al vacío de diversos métodos. Es necesario seleccionar el equipo adecuado en función de la aplicación.