Este es otro de los procesos físicos de deposición que requiere ciertas condiciones de trabajo al igual que la Evaporación Térmica Convencional, deben cumplirse ciertos requerimientos básicos de la técnica:

Cámara de vacío	Especificaciones técnicas
	Actúa como pared aislante del medio externo. Material: cámara de acero inoxidable. Presión: desde 103 Torr hasta 10-7 Torr Temperatura: hasta 1200 ºC Sellada herméticamente.

Fuente de la imagen: @iamphysical

Sistema de ultra alto vacío

Este es uno de los parámetros más delicados en un sistema de evaporación catódica, pues se requiere mantener los valores de presión óptimos alrededor de 10^-6 Torr. El proceso funciona de la siguiente manera: se crea un vacío dinámico cercano a 10^-7 Torr, se inyecta un flujo constante de gas Argón, el cual es un gas inerte que facilitará la creación del PLASMA y el eventual desprendimiento de los átomos del material fuente o target, como es de esperarse, al ingresar Ar a la cámara de vacío pues aumentará el mismo hasta 10^-5 Torr y la bomba turbomolecular deberá trabajar un tiempo adicional hasta lograr hacer un "buen vacío".

	Se realiza un prevacío con una bomba de diafragma que alcanza 10-4 Torr y luego comienza a trabajar la bomba turbo molecular hasta lograr 10-7 Torr de vacío.
Para poner en funcionamiento el magnetrón para el sputtering DC o RF es recomendable tener un vacío cercano a 10-6 Torr, para facilitar la formación del plasma.

Fuente de la imágenes: @iamphysical

Normalmente el material a depositar se coloca sobre el electrodo negativo que va actuar como cátodo, de allí proviene el nombre de evaporación catódica. Se crea una diferencia de potencial para acelerar los electrones y el gas inerte de Ar adquiere el carácter de iones positivos para arrancar y transportar los átomos del material a depositar, se producen choques entre los diferentes átomos, hay transferencia de energía de niveles superiores a inferiores, se observa un color característico del plasma, como un violeta-rosado, dependiendo de las condiciones del proceso. Finalmente en fase gaseosa dinámica se transportan los átomos hasta el sustrato de vidrio y allí se condensan hasta formar el sólido de una película delgada.

Sistema de evaporación catódica confocal DC y RF.

La explicación anterior es para tener una idea muy simple de un proceso más complicado, donde la Física aporta un 80% en la deposición de capas. Este diseño se configuró para utilizar 5 fuentes de sputtering DC y 1 fuente de sputtering RF para tener a disposición la mayor cantidad de técnicas donde se puedan controlar diversos parámetros de deposición de capas delgadas. Las fuentes DC: corriente directa y RF: radio frecuencia son empleadas para activar el campo electromagnético del "magnetrón" y generar las microondas para el proceso de evaporación. Aquí se debe tener cuidado, ya que esto puede sobrecalentar al material fuente y dañar el target.

Fuente de la animación: AJA International, Inc.

Me puse en contacto con un representante de la empresa fabricante del equipo y solicité permiso para utilizar algunas imágenes de su homepage, el cual fue aprobado mediante correo electrónico, así que puedo estar tranquilo de usar una fuente adicional para mostrar de manera didáctica cómo ocurre la evaporación catódica.

Existe la evaporación catódica tipo directa o confocal. Como es de imaginar, si se tiene un único sputtering se coloca debajo del sustrato y el proceso es de tipo "sputtering directo", si se disponen de varias fuentes de evaporación catódica se pueden disponer de manera que el flujo de átomos a depositar vayan a converger en el sustrato ubicado a una altura confocal para las distintas fuentes, por lo que esta disposición recibirá el nombre de "sistema de sputtering confocal". Este es parecido a la imagen mostrada en la animación anterior o de manera más real, como lo presento en las siguientes fotografías.

Fuente de las imágenes: @iamphysical

Experiencias de Evaporación Catódica

Los ensayos preliminares para la deposición de películas delgadas consistió en la compra de varios tragets de elementos químicos de alta pureza que tienen la forma de oblea de 2 pulgadas de diámetro que se ajustan a las medidas de los magnetrones que dispone el equipo.

Se hace un precalentamiento de estas obleas, suministrando pequeños valores de corriente y voltaje a la generación del campo electromagnético.

Se ajusta el flujo constante de Ar para la creación del plasma.

Se establece una rata de deposición del target de Cobre (Cu), Indio (In) y Molibdeno (Mo), configurando varios espesores de las capas delgadas entre 1 nm y 500 nm.

El portamuestra de este equipo fue diseñado para trabajar con sustratos de 10 cm x 10 cm y 1 mm de espesor, pero sólo encontramos disponibles los portaobjetos comerciales, como se ve en la figura anterior, los cuales se sostenían con unas láminas ajustables. Resultó ser una experiencia científica de gran aporte para mi conocimiento personal, pues debí involucrarme en nuevos conceptos y rutinas de trabajo muy novedosas. Espero contar con una información más concreta sobre la técnica de sputtering y compartirlas en la próxima publicación.

Gracias por la lectura de este artículo!

:::::::::: Serie de publicaciones: Physical Vapour Deposition ::::::::::

Algunas técnicas de deposición de capas mediante un proceso físico llamado Deposición Física en Fase de Vapor o conocida por sus siglas en inglés como "PVD" Physical Vapour Deposition, que es una técnica para evaporar un material sólido, llevarlo a la fase gaseosa y por diferencias de temperaturas se deposita sobre un sustrato. Aquí les dejo algunos enlaces de mis publicaciones:

Capas delgadas de materiales semiconductores: Introducción.
Fundamentos y equipos de la evaporación térmica de semiconductores.

:::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::

---

Referencias y lecturas recomendadas:

[R1] Evaporation Guide for the Elements.

○ Técnicas de deposición
○ AJA International, Inc. Evaporación Térmica
○ Tesis: Técnicas de depósito
○ Kurt J. Lesker Company. Técnicas de deposición de películas delgadas
○ Thermal evaporation in vacuum

El representante de la empresa AJA International, Inc., Sr. Jose Garriga autorizó el uso de la información contenida en su página web "si se cita el origen de la información divulgada".