Deposición por rocío pirolítico (Spray pirolisis deposition). Luis Guillermo Venegas Pineda. Instituto Politécnico Nacional, UPIITA – IPN.
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esumen! En el presente documento se resume la técnica de deposición por rocío pirolítico, utilizada para la generación de placas delgadas de algún material empleado como soluto. soluto. De igual manera, se explica la importancia de las distintas etapas del proceso y de cada uno de los elementos que se requieren para obtener una placa de alta calidad.
A"stract! The presen presentt docum document ent resume resumess the spray spray pyroly pyrolysis sis deposi depositio tion n techni technique que,, used used in the generation o thin ! ilm plaques o some material employed as solute. The importance o e"ery step o the process and o each one o the elements required to obtain a high quality plaque is explained as #ell.
Día a día la tecnología evoluciona y uno de los aspectos que más se ha mejorado en las últimas décadas ha sido la reducción de tamaño o mini iniatu aturiza izació ción de los los elem lement entos que com componen los cir circui cuitos tos electrónicos. Entre estos componentes se encuentran los dierentes tipos de sensor sensores! es! en partic particula ular! r! los los sensor sensores es resis resistiv tivos os han han cam"i cam"iado ado de manera drástica "uscando siempre siempre materiales materiales con mejores propiedades eléctr eléctrica icas s para para o"ten o"tener er resul resultad tados os de mayor mayor calid calidad ad reducie educiendo ndo el espacio que requieran dichos dispositivos. #os métodos de deposición de materiales por rocío pirolítico han sido empleados para producir una gran cantidad de películas delgadas. Esencialmente! se ocupa de un material a depositar! un precursor y una capa capa de sustra sustrato to dond donde e será será deposi depositad tado o el elemen elemento to.. El precu precurso rsorr servirá como transporte para el elemento a depositar. $e pueden dierenciar dos grandes ramas dentro de la deposición de película películas s delgada delgadas s dependi dependiend endo o de la naturale naturaleza za de los proceso procesos s utilizados% pueden ser químicos o ísicos. Dentro de los procesos ísicos se encu encuen entr tran an la depo deposi sici ción ón ísi ísica ca de vapo vaporr &'(D &'(D)! )! a"la a"laci ción ón láse láser! r! epita* epita*ia ia de capa capa atómic atómica a &+#E) &+#E) y la pulve pulveriz rizaci ación ón catód catódica ica.. En los los méto método dos s quím químic icos os!! &ver &ver ,igur igura a -)! -)! se encu encuen entr tran an los los méto método dos s de deposición de ase gaseosa y las técnicas de solución.
Figura 1: Procesos químicos de deposición de capas delgadas.
El rocío pirolítico es una técnica muy versátil y ha sido utilizada para la producción de capas delgadas y gruesas! revestimientos cerámicos y polvos! incluso puede ser usada para la producción de películas multicapas. Es relativamente económica en comparación a las demás técnicas de deposición! especialmente lo reerente al equipo requerido ya que no se necesitan químicos o soluciones de muy alta pureza. Esta técnica ha sido empleada por "astante tiempo en la industria del vidrio y en la generación de celdas solares. &,ilipovic $teinhaur! /0-1) Entre las principales ventajas del método de rocío pirolítico so"re otros métodos semejantes se encuentran2 • • • •
3ncorporación semejante en un proceso 456$. E7ciencia económica. $ustratos con geometrías complejas pueden ser a"ricados. 8evestimientos de relativa alta calidad y homogeneidad.
El equipo típico para el proceso consiste "ásicamente en un atomizador! la solución del precursor! calentador del sustrato y el control de la temperatura del mismo &ver ,igura /). #os atomizadores que son usualmente usados tra"ajan a chorro de aire! por medio ultrasónico y por electroestática. &'erednis 9auc:ler! /00;)
Figura 2: Modelo !sico de "uncionamiento del rocío pirolítico.
Durante el proceso de deposición por rocío pirolítico! el precursor es rociado en orma de aerosol hacia el sustrato de manera intermitente! ya que al caer una gota so"re el material se modi7ca su temperatura y se requiere de un periodo de tiempo para compensar dicha dierencia. #os componentes del precursor reaccionan para ormar un nuevo compuesto químico en la super7cie del sustrato y algunos productos resultantes son li"erados al am"iente de tra"ajo. #os atomizadores generan variaciones en los resultados del tamaño de la gota! el rango de atomización y la velocidad inicial de la gota.
#a ormación de la capa depende de la evaporación del solvente al momento de que la gota rociada de precursor cae so"re la capa de sustrato. 3dealmente todo el solvente se consume o es evaporado y solo permanece el compuesto del precursor so"re el sustrato! permitiendo así una "uena composición. &=ane:o! =umara! =a>asa:i! =aneda! /00?). Dada la "asta cantidad de materiales que pueden ser procesador por esta técnica! el "ajo costo de la misma y su acilidad de implementación! e*iste una gran gama de aplicaciones! entre las más destacadas se pueden mencionar la o"tención de materiales utilizados para celdas solares a "ase de @i6/! 4u6! 4u3n$/ y 4u$"$/. 6tra de las posi"les aplicaciones para la técnica es la a"ricación de sensores resistivos de capa delgada! semejantes a las galgas e*tensiométricas o las celdas de carga! con la 7nalidad de poder generar dispositivos de reducido tamaño con grandes propiedades eléctricas. Estos últimos estudios se encuentran en desarrollo y aún no se puede determinar el alcance que puedan llegar a tener los sensores a"ricados a partir de esta técnica. #e"erencias: ,ilipovic! $teinhaur. &/0-1). #odeling $pra% P%rol%sis &eposition. #ondrés. =ane:o! =umara! =a>asa:i! =aneda. &/00?). $pra% P%rol%sis &eposition 'or T(in)*ilm *ormation and Its Application to $+& stud%. Aamamatsu2 $'D #a"oratory. 'erednis! 9auc:ler. &/00;). ournal o' -lectroceramics. Aolanda.2 $pringer $cience.
