Tipos comunes de técnicas de deposición química

Las técnicas de deposición química son esenciales en numerosos sectores, como la electrónica, la ciencia de los materiales y la nanotecnología. A continuación, enumeraremos las técnicas de deposición química más utilizadas en el panorama industrial actual, cada una con su proceso y aplicaciones únicos.

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1. Deposición química en fase vapor (CVD)

Eldepósito químico en fase vapor (CVD) es una técnica muy utilizada, especialmente en la fabricación de semiconductores. En la CVD, un precursor gaseoso reacciona químicamente sobre un sustrato calentado, haciendo que el material se deposite como una película sólida. Este método puede realizarse en condiciones variables de temperatura y presión, en función del material que se deposite.

• Aplicaciones: Fabricación de semiconductores, revestimientos de herramientas, producción de células solares y membranas de separación de gases.
• Variantes:
• CVD a baja presión (LPCVD): Se utiliza para depositar películas de alta calidad a presiones más bajas.
• CVD mejorado por plasma (PECVD): Utiliza plasma para acelerar el proceso de deposición, lo que permite la deposición a temperaturas más bajas.
• CVD metal-orgánico (MOCVD): Ideal para depositar semiconductores compuestos como el nitruro de galio (GaN).

2. Deposición física en fase vapor (PVD)

La deposición física en fase vapor (PVD) consiste en vaporizar un material sólido en un entorno de vacío y dejar que el vapor se condense sobre un sustrato, formando una fina película. A diferencia del CVD, el PVD no suele implicar reacciones químicas para formar el material depositado.

• Aplicaciones: Recubrimientos de herramientas, recubrimientos ópticos, microelectrónica y acabados decorativos.
• Variantes:
• Deposición por evaporación: Un material sólido se calienta en el vacío, convirtiéndose en vapor que se condensa sobre el sustrato.
• Pulverización catódica: Los iones bombardean un material objetivo, provocando la expulsión de átomos que se depositan sobre el sustrato.

3. Deposición electroquímica (galvanoplastia)

La deposición electroquímica consiste en reducir los cationes metálicos de una solución sobre un sustrato aplicando una corriente eléctrica. El metal se deposita en forma de película fina, y su grosor puede controlarse ajustando parámetros como la densidad de corriente y la composición del baño.

• Aplicaciones: Recubrimiento de metales como oro, plata, cobre y cromo sobre diversos materiales con fines de conductividad eléctrica, resistencia a la corrosión y estética.
• Variantes:
• Galvanoplastia: Se deposita una fina capa de metal sobre un sustrato mediante procesos electroquímicos.
• Galvanoplastiaquímica: Similar a la galvanoplastia pero se produce sin el uso de una corriente externa, a menudo se aplica a sustratos no conductores.

4. Deposición Sol-Gel

Ladeposición sol-gel es un método utilizado para crear películas finas a partir de un sol precursor, que es una suspensión coloidal de partículas finas en un disolvente. El sol se aplica a un sustrato y, mediante reacciones químicas como la hidrólisis y la condensación, forma un gel. A continuación, el gel se seca y se calienta para producir una película sólida.

• Aplicaciones: Recubrimientos ópticos, recubrimientos protectores, películas finas cerámicas y tecnologías de sensores.
• Ventajas: Bajas temperaturas de procesado y posibilidad de controlar la porosidad y la composición de las películas.
• Variantes:
• Recubrimiento por inmersión: El sustrato se sumerge en el sol y se retira para formar una película uniforme.
• Recubrimiento por rotación: Se aplica una pequeña cantidad de sol al sustrato y al girar se extiende el líquido hasta formar una película fina y uniforme.

5. Deposición de capas atómicas (ALD)

Ladeposición de capas atómicas( ALD) es un método preciso para crear películas uniformes de capa atómica en capa. Al basarse en reacciones químicas autolimitadas entre precursores gaseosos, el ALD ofrece un control extremadamente preciso del grosor y la uniformidad de las películas, lo que lo hace ideal para aplicaciones que requieren precisión a nivel atómico.

• Aplicaciones: Fabricación de semiconductores, películas dieléctricas de alto k, catálisis y revestimientos conformados sobre nanoestructuras.
• Ventajas: Control del espesor a nivel atómico, excelente uniformidad y conformidad con geometrías superficiales complejas.
• Variantes:
• ALD mejorado por plasma (PEALD): Utiliza plasma para activar el precursor, lo que permite la deposición a temperaturas más bajas.

6. Pirólisis por pulverización

La pirólisis por pulverización consiste en atomizar una solución precursora en gotas y calentarlas en un horno. El precursor se descompone y forma una fina película al condensarse sobre el sustrato.

• Aplicaciones: Recubrimientos para células solares, sensores de gas y optoelectrónica.
• Ventajas: Altas tasas de deposición, bajo coste y escalabilidad para recubrimientos de gran superficie.

7. Epitaxia de haces moleculares (MBE)

La epitaxia de haces moleculares (MBE) es un método de alta precisión para depositar películas finas dirigiendo un haz molecular o atómico sobre un sustrato calentado en condiciones de vacío ultraalto. El material se deposita en capas atómicas de una en una, lo que permite crear películas lisas y controladas.

• Aplicaciones: Fabricación de dispositivos semiconductores, producción de puntos cuánticos e investigación avanzada en nanotecnología.
• Ventajas: Control a escala atómica del grosor y la composición de la película.

8. Deposición en baño químico (CBD)

El depósito en baño químico (CBD) consiste en sumergir un sustrato en una solución que contiene sales metálicas y otras sustancias químicas. En el baño se produce una reacción química que da lugar a la reducción de los iones metálicos y su deposición sobre el sustrato en forma de película fina.

• Aplicaciones: Deposición de telururo de cadmio para células solares, óxido de zinc para capas conductoras transparentes y cobre para dispositivos fotovoltaicos.
• Ventajas: Baja temperatura, equipo sencillo y rentable para recubrimientos de gran superficie.

9. Deposición por ablación láser

La deposición por ablación láser utiliza rayos láser de alta intensidad para vaporizar un material objetivo, y el vapor se condensa sobre un sustrato para formar una película fina. Este método se utiliza a menudo en industrias que requieren la deposición de materiales complejos.

• Aplicaciones: Deposición de películas superconductoras, películas finas para microelectrónica y revestimientos ópticos.
• Ventajas: Control preciso de la composición de la película y posibilidad de depositar materiales complejos.

Tabla comparativa: Tipos comunes de técnicas de deposición química

Para más información, visite Stanford Advanced Materials (SAM).

Conclusión

Las técnicas de deposición química son indispensables para producir películas finas y recubrimientos en diversas aplicaciones, desde la fabricación de semiconductores hasta la producción de energía. Cada método ofrece ventajas únicas adaptadas a materiales y aplicaciones específicas. Ya se trate de la precisión de la ALD, la velocidad de la pirólisis por pulverización o la uniformidad de la CVD, comprender las características y variantes de estas técnicas de deposición es esencial para seleccionar el mejor método para satisfacer las necesidades industriales.

Referencias:

[1] Ali Akbar Firoozi, Ali Asghar Firoozi, Taoufik Saidani, Advancing durability in the energy sector: Novel high-temperature resistant coatings and their challenges, Ain Shams Engineering Journal, volumen 16, número 7.

[2] Ngqoloda, Siphelo & Ngwenya, Thelma & Raphulu, Mpfunzeni. (2025). Recent Advances on the Deposition of Thin Film Solar Cells. 10.5772/intechopen.1008691.