La deposición química en fase de vapor por combustión (CCVD) es un proceso químico mediante el cual se depositan recubrimientos de película delgada sobre sustratos en atmósfera abierta.
Historia
En la década de 1980 se realizaron intentos iniciales para mejorar la adhesión de compuestos de metal-plástico en cerámicas dentales utilizando dióxido de silicio depositado pirolíticamente a la llama (SiO 2 ). [1] El proceso de silicoater derivado de estos estudios proporcionó un punto de partida en el desarrollo de los procesos CCVD. Este proceso se desarrolló constantemente y se encontraron nuevas aplicaciones para capas de SiO 2 depositadas pirolíticamente a la llama . En este momento, se acuñó el nombre "Pyrosil" para estas capas. Los estudios más recientes y en curso se refieren a la deposición de otros materiales ( vide infra ).
Principios y procedimiento
En el proceso CCVD, se agrega un compuesto precursor, generalmente un compuesto organometálico o una sal metálica, al gas de combustión. La llama se mueve muy cerca de la superficie a recubrir. La alta energía dentro de la llama convierte los precursores en intermedios altamente reactivos, que reaccionan fácilmente con el sustrato, formando un depósito firmemente adherido. La microestructura y el grosor de la capa depositada se pueden controlar variando los parámetros del proceso, como la velocidad del sustrato o la llama, el número de pasadas, la temperatura del sustrato y la distancia entre la llama y el sustrato. CCVD puede producir recubrimientos con orientación de preferida a epitaxial , y puede producir capas conformadas de menos de 10 nm de espesor. Por lo tanto, la técnica CCVD es un verdadero proceso de deposición de vapor para hacer recubrimientos de película delgada. [2] [3] El proceso de recubrimiento CCVD tiene la capacidad de depositar películas delgadas en la atmósfera abierta [4] utilizando precursores químicos económicos en solución que conducen a una fabricación continua en línea de producción. No requiere tratamiento posterior a la deposición, por ejemplo, recocido . El potencial de rendimiento es alto. Los recubrimientos se pueden depositar a temperaturas sustanciales, por ejemplo, se depositó alfa-alúmina sobre Ni-20Cr a temperaturas entre 1050 y 1125 C. [5] Un artículo de revisión de 1999 resume los diversos recubrimientos de óxido que se habían depositado hasta la fecha, que incluían Al2O3 , Cr2O3, SiO2, CeO2, algunos óxidos de espinela (MgAl2O4, NiAl2O4) y zirconia estabilizada con itria (YSZ). [6]
Deposición de vapor químico por combustión remota (r-CCVD)
La llamada deposición de vapor químico por combustión remota es una nueva variante del proceso CCVD clásico. Asimismo, utiliza llamas para depositar películas delgadas, sin embargo, este método se basa en otros mecanismos de reacción química y ofrece capacidades adicionales para la deposición de sistemas de capas que no son practicables por medio de CCVD, por ejemplo, dióxido de titanio.
Aplicaciones
Material de la capa | Solicitud |
---|---|
SiO 2 | - Las capas de dióxido de silicio son las que se depositan con mayor frecuencia. Las capas recién depositadas son altamente reactivas y, por lo tanto, pueden servir como capas promotoras de la adhesión para recubrimientos y uniones poliméricas. La adhesión se puede mejorar aún más mediante la aplicación de promotores de adhesión adicionales basados en silano tales como glymo (glicidoxipropil trimetoxisilano). - modificación de las propiedades ópticas (por ejemplo, mejora de la transmisión) - capas de barrera contra gases como el O 2 (por ejemplo, como capa protectora en una aleación) [7] e iones como el Na + |
WO x , MoO x | - materiales cromogénicos en "ventanas inteligentes" |
ZnO | - semiconductor - componente en óxidos conductores transparentes (TCO) como óxido de zinc dopado con aluminio (AZO) |
ZrO 2 | - capa protectora contra daños mecánicos (p. Ej. Abrasión, arañazos) |
SnO 2 | - componente en varios óxidos conductores transparentes, como óxido de indio dopado con estaño (ITO) y óxido de estaño dopado con flúor (FTO) |
TiO 2 | - capas fotocatalíticas |
Ag | - buena conductividad eléctrica - vidrio de protección térmica - revestimientos antibacterianos |
Al 2 O 3 | - protección contra la corrosión de aleaciones como Ni-20Cr, [8] protección contra la corrosión del vidrio. [9] |
Pros y contras
- Rentable, en parte porque no se necesitan dispositivos para generar y mantener un vacío
- Uso flexible debido a varias implementaciones
- Menos materiales de capa en comparación con algunos métodos de baja presión, limitados principalmente a óxidos. Las excepciones son algunos metales preciosos como plata, oro y platino.
- Limitado a materiales de capa, para los que se dispone de precursores adecuados, sin embargo, este es el caso de la mayoría de los metales
Ver también
- Deposición de vapor químico
- Deposición de capa atómica , una tecnología de recubrimiento más precisa y conforme
- Deposición física de vapor , la deposición de materiales a partir de vapor sin reacciones químicas.
- Deposición de vapor químico mejorada con plasma
Referencias
- ^ Janda, R; Roulet, JF; Wulf, M; Tiller, HJ (2003). "Una nueva tecnología adhesiva para cerámica sin metal". Materiales dentales . 19 (6): 567–73. doi : 10.1016 / s0109-5641 (02) 00106-9 . PMID 12837406 .
- ^ US 4620988 , Garschke, Adelheid; Hans-Jürgen Tiller & Roland Gobel et al., "Aparato de recubrimiento por hidrólisis por llama, especialmente para prótesis dentales", publicado en 1986
- ↑ US 5652021 , Hunt, Andrew; Joe Cochran y William Brent Carter, "Deposición de películas y revestimientos por vapor químico por combustión", publicado en 1997
- ^ EE.UU. 6013318 , Hunt, Andrew; Joe Cochran y William Brent Carter, "Método para la deposición de películas y revestimientos por vapor de sustancias químicas por combustión", publicado en 2000
- ^ Kumar, Siva; Kelekanjeri, G .; Carter, WB; Hampikian, JM (2006). "Deposición de alfa-alúmina a través de la deposición de vapor químico de combustión". Películas sólidas delgadas . 515 (4): 1905-1911. Código bibliográfico : 2006TSF ... 515.1905K . doi : 10.1016 / j.tsf.2006.07.033 .
- ^ Hampikian, JM; Carter, WB (1999). "La deposición de vapor químico de combustión de materiales de alta temperatura". Ciencia de los Materiales e Ingeniería A . 267 (1): 7–18. doi : 10.1016 / S0921-5093 (99) 00067-2 .
- ^ Valek, BC; Hampikian, JM (1997). "Películas delgadas de sílice aplicadas a la aleación de Ni-20Cr mediante la deposición de vapor químico por combustión". Tecnología de superficies y revestimientos . 94–95: 13–20. doi : 10.1016 / S0257-8972 (97) 00469-6 .
- ^ Hendrick, MR; Hampikian, JM; Carter, WB (1998). "Recubrimientos de alúmina aplicados por CVD por combustión y sus efectos sobre la oxidación de un formador de cromo a base de Ni". Revista de la Sociedad Electroquímica . 145 (11): 3986–3994. doi : 10.1149 / 1.1838903 .
- ^ Kuhn, S., Linke, R. y Hädrich, T. (2010). "Modificación de superficie de vidrio caliente con alúmina por combustión CVD". Tecnología de superficies y revestimientos . 205 (7): 2091-2096. doi : 10.1016 / j.surfcoat.2010.08.096 .CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )