Película delgada


Una película delgada es una capa de material que varía desde fracciones de un nanómetro ( monocapa ) hasta varios micrómetros de espesor. La síntesis controlada de materiales como películas delgadas (un proceso denominado deposición) es un paso fundamental en muchas aplicaciones. Un ejemplo familiar es el espejo doméstico , que normalmente tiene una fina capa de metal en la parte posterior de una hoja de vidrio para formar una interfaz reflectante. El proceso de plateado alguna vez se usó comúnmente para producir espejos, mientras que más recientemente la capa de metal se deposita usando técnicas como la pulverización catódica.. Los avances en las técnicas de deposición de películas delgadas durante el siglo XX han permitido una amplia gama de avances tecnológicos en áreas como medios de grabación magnéticos , dispositivos semiconductores electrónicos , dispositivos pasivos integrados , LED , recubrimientos ópticos (como recubrimientos antirreflectantes ), recubrimientos duros en herramientas de corte. y tanto para la generación de energía (por ejemplo , células solares de capa fina ) como para el almacenamiento ( baterías de capa fina ). También se está aplicando a los productos farmacéuticos, a través de la administración de medicamentos en película delgada . Una pila de películas delgadas se llama multicapa .

Además de su interés aplicado, las películas delgadas juegan un papel importante en el desarrollo y estudio de materiales con propiedades nuevas y únicas. Los ejemplos incluyen materiales multiferroicos , y superredes que permiten el estudio de los fenómenos cuánticos.

El acto de aplicar una película delgada a una superficie es la deposición de película delgada : cualquier técnica para depositar una película delgada de material sobre un sustrato o sobre capas depositadas previamente. "Delgado" es un término relativo, pero la mayoría de las técnicas de deposición controlan el espesor de la capa en unas pocas decenas de nanómetros . La epitaxia de haz molecular , el método de Langmuir-Blodgett , la deposición de la capa atómica y la deposición de la capa molecular permiten que se deposite una sola capa de átomos o moléculas a la vez.

Es útil en la fabricación de la óptica (por reflectantes , revestimientos anti-reflectantes o de vidrio de auto-limpieza , por ejemplo), la electrónica (capas de aislantes , semiconductores , y conductores formar circuitos integrados ), de envases (es decir, la película de PET recubierta de aluminio ) y en el arte contemporáneo (ver la obra de Larry Bell ). A veces se utilizan procesos similares donde el espesor no es importante: por ejemplo, la purificación de cobre por galvanoplastia y la deposición desilicio y uranio enriquecido mediante un proceso similar a CVD después del procesamiento en fase gaseosa.

Las técnicas de deposición se dividen en dos categorías amplias, dependiendo de si el proceso es principalmente químico o físico . [1]

Aquí, un precursor de fluido sufre un cambio químico en una superficie sólida, dejando una capa sólida. Un ejemplo cotidiano es la formación de hollín en un objeto frío cuando se coloca dentro de una llama. Dado que el fluido rodea al objeto sólido, la deposición ocurre en todas las superficies, con poca atención a la dirección; Las películas delgadas de las técnicas de deposición química tienden a ser conformes , en lugar de direccionales .


Islas de plata de un átomo de espesor depositadas en la superficie del paladio por evaporación térmica. La calibración de la cobertura de la superficie se logró mediante el seguimiento del tiempo necesario para completar una monocapa completa utilizando microscopía de efecto túnel (STM) y a partir de la aparición de estados de pozos cuánticos característicos del espesor de la película de plata en la espectroscopía de fotoemisión (ARPES). El tamaño de la imagen es de 250 nm por 250 nm. [6]
Modo Frank-van-der-Merwe
Modo Stranski – Krastanov
Modo Volmer-Weber
Capa metálica estructurada lateralmente de un circuito integrado [19]