Filmes finos

Deposição física por bombardeamento de íons – Sputtering

A deposição do tipo pulverização catódica é um processo de transferência de momento em que átomos de um alvo são expelidos ou pulverizados devido ao bombardeio de íons. Os átomos pulverizados viajam até atingirem um substrato, onde se depositam para formar a camada desejada. Como átomos individuais, eles são quimicamente ativos e rapidamente formam compostos com os íons e átomos do gás de bombardeio. Por esse motivo, o argônio inerte é usado como gás de bombardeio. Para algumas aplicações, no entanto, um gás reativo é propositadamente adicionado ao argônio para que o filme depositado seja um composto químico, e não os materiais alvo elementares. A deposição por pulverização ocorre normalmente a uma pressão de 10-3 Torr. Portanto, o revestimento apresenta maior conformação com a geometria do substrato.

Deposição física por feixe de elétrons – e-beam

A deposição por feixe de elétrons ocorre em alto vácuo (10-6 Torr). Um feixe focalizado de elétrons de alta energia é direcionado para um cadinho contendo o material fonte, de alta pureza. Os elétrons que colidem com o alvo aquecem o elemento até a mudança de fase sólido-vapor, ou sólido-líquido-vapor. O fluxo de vapor é direcionado ao substrato, onde é condensado e depositado como um filme fino. O alto vácuo garante um depósito altamente direcional, o que significa que o filme tem maior crescimento no plano normal ao alvo.

Técnica MBE

A técnica MBE (do inglês molecular-beam epitaxy), refere-se ao processo em que filmes finos ou estruturas tridimensionais são formados sobre superfícies ordenadas e aquecidas de substratos monocristalinos que, devido às suas características como parâmetro de rede e coeficiente de expansão térmica, influenciam na formação dos arranjos atômicos. Nesta técnica, os átomos ou moléculas são provenientes de fontes sólidas com alto grau de pureza, podendo também apresentar-se no estado líquido como no caso do elemento químico gálio (Ga) usado no crescimento de compostos III-V. Estas cargas são colocadas em células de efusão que são aquecidas por fontes de potência e monitoradas por controladores PID (proporcional, integral e derivativo) e, em condições de ultra-alto vácuo (< 1.0 × 10−9 mbar), produzem feixes moleculares com vazão mássica estável. Devido ao rigor das condições de crescimento, o sistema de MBE possibilita produzir filmes com alta qualidade cristalina, além de controlar com exatidão o nível de dopagem (< 0.01 %), a composição do filme e o número de monocamadas atômicas, sendo possível ainda, obter heteroestruturas multicamadas ou filmes bidimensionais.