síntesis de nanomateriales por deposición

FABRICACIÓN DE NANOMATERIALES:

DEPOSICIÓN

Daniel Martín Yerga

Introducción

Deposición ¿Técnica Top-down?

Mecanismos homogéneos

Difusión superficial rápida (alta T) -> Modelo de Propagación de pasos

Difusión superficial lenta (baja T) -> Modelo de Crecimiento de isla

Crecimiento de película homogénea

Sustrato y película, mismo material y estructura

Dominado por Energía superficial

Mecanismos heterogéneos

Modelo Frank- van der Welve (a)Esup (sustrato) > Esup (película) + Esup (interfase)

Modelo Volmer-Weber (b)Esup (sustrato) < Esup (película) + Esup (interfase)

Modelo Stranski-Krastanov (c)Red (sustrato) ≠ Red (película)

Crecimiento de película heterogénea

Sustrato y película, diferente material o estructura

Influye Energía superficial y Energía elástica de red

Tipos de deposición

Deposición física de vapor

Evaporación térmica

Sputtering

Deposición química de

vapor

Normal

PECVD

ALD

ElectrodeposiciónElectrolítica

Sin electrodos

PVD

Deposición física de vapor

Sustrato

Blanco

Fuente de energía

Vacío

PVD

Evaporación térmica

Calentamiento

Ablación láser

Crecimiento epitaxial por haces moleculares

PVD

Sputtering

Plasma DC(conductores)

Plasma RF(no conductores)

Magnetrón(mayor velocidad

deposición)

CVD

1) Transporte de masa de reactivos

2) Adsorción sobre sustrato

3) Reacción química

4) Desorción de los productos

5) Transporte de masa de productos

Reacción química sobre el sustrato para formar la película

Tipos de CVD

CVD asistida por plasma

Presión atmosférica, baja presión, ultra

alto vacío

Deposición de capa atómica

(ALD)

ALD

1) Introducir reactivo 12) Adsorción reactivo 1 en el sustrato3) Transferencia de masa del reactivo 1 residual4) Introducir reactivo 25) Reacción de reactivo 2 con monocapa de reactivo 1, formando capa atómica6) Transferencia de masa del reactivo 2 residual

Ciclos -> grosor de película deseada

Deposición de capa atómica

Resumen

Deposición física de vapor Deposición química de vapor

Evaporación térmica

Sputtering Ablación láser CVD/PECVD/ALD

Mecanismo Energía térmica Transferencia de momento

Energía térmica inducida por

láser

Reacción química

Velocidad de deposición

Alta Baja Moderada Moderada

Especies de deposición

Átomos e iones Átomos e iones Átomos, iones y clusters

Moléculas precursoras

disociadas en átomos

Energía de las especies

Baja Alta Baja a alta Baja (alta en PECVD)

Tamaño de sustrato

Grande Grande Limitado Grande

Electrodeposición

Deposición electrolítica

Corriente eléctrica

Sustrato conductor

Deposición sin electrodos

Agente reductor

Cualquier sustrato