síntesis de nanomateriales por deposición
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FABRICACIÓN DE NANOMATERIALES:
DEPOSICIÓN
Daniel Martín Yerga
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Introducción
Deposición ¿Técnica Top-down?
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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
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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
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Tipos de deposición
Deposición física de vapor
Evaporación térmica
Sputtering
Deposición química de
vapor
Normal
PECVD
ALD
ElectrodeposiciónElectrolítica
Sin electrodos
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PVD
Deposición física de vapor
Sustrato
Blanco
Fuente de energía
Vacío
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PVD
Evaporación térmica
Calentamiento
Ablación láser
Crecimiento epitaxial por haces moleculares
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PVD
Sputtering
Plasma DC(conductores)
Plasma RF(no conductores)
Magnetrón(mayor velocidad
deposición)
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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
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Tipos de CVD
CVD asistida por plasma
Presión atmosférica, baja presión, ultra
alto vacío
Deposición de capa atómica
(ALD)
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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
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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
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Electrodeposición
Deposición electrolítica
Corriente eléctrica
Sustrato conductor
Deposición sin electrodos
Agente reductor
Cualquier sustrato