¿Qué es la co-sputtering y la co-evaporación?

La pulverización catódica y la evaporación térmica son dos de los métodos comunes de PVD por deposición física de vapor. Fabricantes de sistemas de recubrimiento PVD de China Técnicas de proceso de recubrimiento de película fina. Estos métodos, realizados en un entorno de alto vacío, son fundamentales para las industrias de semiconductores, óptica, fotónica, implantes médicos, automóviles de alto rendimiento y aeronáutica.

"Co" significa mutuo, común, más de uno. Co-sputtering y co-evaporación significa que se aplica más de un material de recubrimiento a un sustrato, lo que permite la creación de una amplia gama de composiciones y aleaciones nuevas y notables con cualidades únicas y sorprendentes que no serían posibles sin esta tecnología de película delgada en rápida expansión.
La co-sputtering es donde se pulverizan dos o más materiales objetivo (o "fuente"), ya sea a la vez o en secuencia en la cámara de vacío, y a menudo se usa con la sputtering reactiva con magnetrón para producir películas delgadas que son combinatorias, como aleaciones metálicas o composiciones no metálicas tales como cerámicas.

Es ampliamente utilizado en las industrias del vidrio óptico y arquitectónico. Al utilizar la co-sputtering reactiva de dos materiales objetivo, como el silicio y el titanio, con sputtering con magnetrón dual, el índice de refracción o el efecto de sombreado del vidrio se puede controlar con cuidado y precisión en aplicaciones que van desde superficies a gran escala, como vidrio arquitectónico, hasta gafas de sol. También se utiliza ampliamente en la producción de paneles solares y pantallas. Las aplicaciones de co-sputtering siguen creciendo día a día.

La co-sputtering utiliza más de un cátodo (normalmente dos o tres) en la cámara de proceso donde la potencia de cada cátodo se puede controlar de forma independiente. Puede significar tener múltiples cátodos del mismo material objetivo operando al mismo tiempo para aumentar las tasas de deposición, o también puede significar combinar diferentes tipos de materiales objetivo en la cámara de proceso para crear composiciones y propiedades únicas en películas delgadas.

Objetivos de silicio que se pulverizan en un plasma que contiene oxígeno mientras el gas reactivo forma SiO2, que tiene un índice de refracción de 1,5. El titanio pulverizado en el plasma con oxígeno forma TiO2 con un índice de reflexión de 2,4. Al copulverizar estos dos materiales de recubrimiento objetivos y variar la potencia de cada uno de estos magnetrones duales, el índice de refracción preciso del recubrimiento se puede personalizar y depositar sobre el vidrio hasta cualquier índice de refracción deseado entre 1,5 y 2,5.

De esta manera, Reactive Co-Sputtering ha permitido la creación de recubrimientos de película delgada sobre vidrio y otros materiales con índices de refracción personalizables o graduados, incluidos incluso recubrimientos que cambian las características reflectantes del vidrio arquitectónico a medida que el sol se vuelve más fuerte o más débil.
La coevaporación es un proceso de evaporación térmica que puede tener ventajas o desventajas en comparación con la co-sputtering, dependiendo de la aplicación específica, que se comprende mejor al definir las diferencias fundamentales entre los procesos de evaporación y pulverización catódica de recubrimiento PVD.

Con la coevaporación, los materiales de recubrimiento se calientan en una cámara de alto vacío hasta que comienzan a evaporarse o sublimarse. Esto se logra calentando y evaporando el material fuente, ya sea desde un bote de filamento resistivo/cesta de alambre o desde un crisol usando un haz de electrones. Para lograr un alto grado de uniformidad con películas delgadas evaporadas térmicamente, el sustrato a recubrir a menudo se manipula girándolo en uno o dos ejes dentro de la cámara de deposición.

Las aplicaciones comunes de las películas delgadas de coevaporación son con recubrimientos metalizados sobre plásticos, vidrio u otro material de sustrato que proporciona un alto grado de opacidad y reflectividad, espejos telescópicos y paneles solares.

Los paneles solares basados ​​en Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) han logrado las eficiencias récord más altas entre las células solares de película delgada, con una eficiencia récord de más del 20%. La clave de este éxito es el proceso de coevaporación de 3 etapas que da como resultado un doble gradiente de Ga en profundidad con una mayor concentración de Ga tanto en la superficie frontal como en la posterior de la deposición de película delgada. Este es el tipo de eficiencias estequiométricas que los procesos de coevaporación están generando en el mundo real, creando un mundo más verde, más limpio y más eficiente energéticamente que se está expandiendo rápidamente hacia el futuro.