Materiais de laboratório

No domínio dos materiais de elevada pureza, os níveis de pureza são expressos em percentagens, tais como 2N para 99%, 2N5 para 99,5%, 3N para 99,9%, 3N5 para 99,95%, 4N para 99,99%, 4N5 para 99,995%, 6N para 99,9999%, 7N para 99,99999%. Por exemplo, 4N-6N implica um nível de pureza que varia de 99,99% a 99,9999%.

Sobre Sputtering

A pulverização catódica é um fenómeno físico em que partículas energéticas de um plasma ou gás bombardeiam a superfície de um material sólido, provocando a ejeção de partículas microscópicas. Este processo ocorre naturalmente no espaço exterior e pode levar a um desgaste indesejado em componentes de precisão. No entanto, também é utilizado na ciência e na indústria para efetuar gravuras precisas, técnicas analíticas e depositar camadas de película fina no fabrico de revestimentos ópticos, dispositivos semicondutores e produtos nanotecnológicos.

Aplicação de alvos de pulverização

Os alvos de pulverização catódica têm uma vasta gama de aplicações, incluindo a criação de revestimentos para vários produtos. Por exemplo, os alvos de pulverização catódica de tântalo são utilizados na produção de componentes essenciais da eletrónica moderna. Estes componentes incluem microchips, chips de memória, cabeças de impressão e ecrãs planos, entre outros.

Outra aplicação significativa dos alvos de pulverização catódica é a produção de vidro revestido com baixa radiação, também conhecido como vidro Low-E. Este tipo de vidro é normalmente utilizado na construção de edifícios devido às suas propriedades de poupança de energia, capacidade de controlo da luz e apelo estético.

Com a crescente procura de energias renováveis, a tecnologia de revestimento por pulverização catódica é também utilizada na preparação de células solares de película fina de terceira geração. Estas células solares são preparadas utilizando alvos de pulverização catódica, o que as torna um componente essencial na produção de painéis solares.

FAQ

O que é a deposição física de vapor (PVD)?

A deposição física de vapor (PVD) é uma técnica de deposição de películas finas através da vaporização de um material sólido no vácuo e da sua posterior deposição num substrato. Os revestimentos por PVD são altamente duráveis, resistentes a riscos e à corrosão, o que os torna ideais para uma variedade de aplicações, desde células solares a semicondutores. A PVD também cria películas finas que podem suportar temperaturas elevadas. No entanto, a PVD pode ser dispendiosa, e o custo varia consoante o método utilizado. Por exemplo, a evaporação é um método de PVD de baixo custo, enquanto a pulverização catódica por feixe de iões é bastante dispendiosa. A pulverização catódica por magnetrão, por outro lado, é mais cara mas mais escalável.

O que é um alvo de pulverização catódica?

Um alvo de pulverização catódica é um material utilizado no processo de deposição por pulverização catódica, que envolve a fragmentação do material alvo em partículas minúsculas que formam um spray e revestem um substrato, como uma bolacha de silício. Os alvos de pulverização catódica são normalmente elementos metálicos ou ligas, embora estejam disponíveis alguns alvos cerâmicos. Existem numa variedade de tamanhos e formas, com alguns fabricantes a criar alvos segmentados para equipamentos de pulverização catódica de maiores dimensões. Os alvos de pulverização catódica têm uma vasta gama de aplicações em domínios como a microeletrónica, as células solares de película fina, a optoelectrónica e os revestimentos decorativos, devido à sua capacidade de depositar películas finas com elevada precisão e uniformidade.

O que são materiais de elevada pureza?

Os materiais de elevada pureza referem-se a substâncias isentas de impurezas e que possuem um elevado nível de homogeneidade química. Estes materiais são essenciais em várias indústrias, particularmente no domínio da eletrónica avançada, onde as impurezas podem afetar significativamente o desempenho dos dispositivos. Os materiais de elevada pureza são obtidos através de vários métodos, incluindo a purificação química, a deposição em fase de vapor e a refinação por zonas. Na preparação de diamante monocristalino de qualidade eletrónica, por exemplo, é necessário um gás de matéria-prima de elevada pureza e um sistema de vácuo eficiente para atingir o nível de pureza e homogeneidade desejados.

O que é a pulverização catódica por magnetrão?

A pulverização catódica por magnetrão é uma técnica de revestimento baseada em plasma utilizada para produzir películas muito densas com excelente aderência, o que a torna um método versátil para criar revestimentos em materiais com pontos de fusão elevados e que não podem ser evaporados. Este método gera um plasma magneticamente confinado perto da superfície de um alvo, onde iões energéticos carregados positivamente colidem com o material alvo carregado negativamente, fazendo com que os átomos sejam ejectados ou "pulverizados". Estes átomos ejectados são então depositados num substrato ou bolacha para criar o revestimento desejado.

Como são feitos os alvos de pulverização catódica?

Os alvos de pulverização catódica são fabricados utilizando uma variedade de processos de fabrico, dependendo das propriedades do material do alvo e da sua aplicação. Estes incluem fusão e laminação a vácuo, prensagem a quente, processo especial de sinterização por prensagem, prensagem a quente a vácuo e métodos forjados. A maioria dos materiais dos alvos de pulverização catódica pode ser fabricada numa vasta gama de formas e tamanhos, sendo as formas circulares ou rectangulares as mais comuns. Os alvos são normalmente fabricados a partir de elementos metálicos ou ligas, mas também podem ser utilizados alvos cerâmicos. Também estão disponíveis alvos de pulverização catódica compostos, feitos de uma variedade de compostos, incluindo óxidos, nitretos, boretos, sulfuretos, selenetos, teluretos, carbonetos, cristalinos e misturas compostas.

Porquê a pulverização catódica por magnetrões?

A pulverização catódica por magnetrão é preferida devido à sua capacidade de atingir uma elevada precisão na espessura da película e na densidade dos revestimentos, ultrapassando os métodos de evaporação. Esta técnica é especialmente adequada para criar revestimentos metálicos ou isolantes com propriedades ópticas ou eléctricas específicas. Além disso, os sistemas de pulverização catódica por magnetrões podem ser configurados com várias fontes de magnetrões.

Para que é utilizado o alvo de pulverização catódica?

Os alvos de pulverização catódica são utilizados num processo chamado pulverização catódica para depositar películas finas de um material num substrato utilizando iões para bombardear o alvo. Estes alvos têm uma vasta gama de aplicações em vários campos, incluindo microeletrónica, células solares de película fina, optoelectrónica e revestimentos decorativos. Permitem a deposição de películas finas de materiais numa variedade de substratos com elevada precisão e uniformidade, o que os torna uma ferramenta ideal para a produção de produtos de precisão. Os alvos de pulverização catódica existem em várias formas e tamanhos e podem ser especializados para satisfazer os requisitos específicos da aplicação.

Quais são os materiais utilizados na deposição de película fina?

A deposição de película fina utiliza normalmente metais, óxidos e compostos como materiais, cada um com as suas vantagens e desvantagens únicas. Os metais são preferidos pela sua durabilidade e facilidade de deposição, mas são relativamente caros. Os óxidos são altamente duráveis, suportam temperaturas elevadas e podem ser depositados a baixas temperaturas, mas podem ser frágeis e difíceis de trabalhar. Os compostos oferecem resistência e durabilidade, podem ser depositados a baixas temperaturas e adaptados para apresentarem propriedades específicas.

A seleção do material para um revestimento de película fina depende dos requisitos da aplicação. Os metais são ideais para a condução térmica e eléctrica, enquanto os óxidos são eficazes na proteção. Os compostos podem ser adaptados para satisfazer necessidades específicas. Em última análise, o melhor material para um determinado projeto dependerá das necessidades específicas da aplicação.

O que são alvos de pulverização catódica para eletrónica?

Os alvos de pulverização catódica para eletrónica são discos finos ou folhas de materiais como o alumínio, o cobre e o titânio que são utilizados para depositar películas finas em bolachas de silício para criar dispositivos electrónicos como transístores, díodos e circuitos integrados. Estes alvos são utilizados num processo designado por pulverização catódica, no qual os átomos do material alvo são fisicamente ejectados da superfície e depositados num substrato através do bombardeamento do alvo com iões. Os alvos de pulverização catódica para eletrónica são essenciais na produção de microeletrónica e requerem normalmente uma elevada precisão e uniformidade para garantir dispositivos de qualidade.

Quais são os métodos para obter uma deposição óptima de película fina?

Para obter películas finas com propriedades desejáveis, são essenciais alvos de pulverização catódica e materiais de evaporação de alta qualidade. A qualidade destes materiais pode ser influenciada por vários factores, tais como a pureza, o tamanho do grão e o estado da superfície.

A pureza dos alvos de pulverização catódica ou dos materiais de evaporação desempenha um papel crucial, uma vez que as impurezas podem causar defeitos na película fina resultante. O tamanho do grão também afecta a qualidade da película fina, sendo que os grãos maiores conduzem a propriedades de película pobres. Além disso, a condição da superfície é crucial, uma vez que as superfícies ásperas podem resultar em defeitos na película.

Para obter alvos de pulverização catódica e materiais de evaporação da mais alta qualidade, é crucial selecionar materiais que possuam alta pureza, tamanho de grão pequeno e superfícies lisas.

Utilizações da deposição de película fina

Películas finas à base de óxido de zinco

As películas finas de ZnO encontram aplicações em várias indústrias, tais como térmica, ótica, magnética e eléctrica, mas a sua principal utilização é em revestimentos e dispositivos semicondutores.

Resistências de película fina

As resistências de película fina são cruciais para a tecnologia moderna e são utilizadas em receptores de rádio, placas de circuito, computadores, dispositivos de radiofrequência, monitores, routers sem fios, módulos Bluetooth e receptores de telemóveis.

Filmes finos magnéticos

Os filmes finos magnéticos são utilizados em eletrónica, armazenamento de dados, identificação por radiofrequência, dispositivos de micro-ondas, ecrãs, placas de circuitos e optoelectrónica como componentes-chave.

Filmes finos ópticos

Os revestimentos ópticos e a optoelectrónica são aplicações padrão dos filmes finos ópticos. A epitaxia por feixe molecular pode produzir dispositivos optoelectrónicos de película fina (semicondutores), em que as películas epitaxiais são depositadas um átomo de cada vez no substrato.

Filmes finos de polímeros

Os filmes finos de polímeros são utilizados em chips de memória, células solares e dispositivos electrónicos. As técnicas de deposição química (CVD) oferecem um controlo preciso dos revestimentos de películas de polímeros, incluindo a conformidade e a espessura do revestimento.

Baterias de película fina

As baterias de película fina alimentam dispositivos electrónicos, tais como dispositivos médicos implantáveis, e a bateria de iões de lítio avançou significativamente graças à utilização de películas finas.

Revestimentos de película fina

Os revestimentos de película fina melhoram as características químicas e mecânicas dos materiais alvo em várias indústrias e campos tecnológicos. Revestimentos antirreflexo, revestimentos anti-ultravioleta ou anti-infravermelhos, revestimentos anti-riscos e polarização de lentes são alguns exemplos comuns.

Células solares de película fina

As células solares de película fina são essenciais para a indústria da energia solar, permitindo a produção de eletricidade relativamente barata e limpa. Os sistemas fotovoltaicos e a energia térmica são as duas principais tecnologias aplicáveis.

Qual é a vida útil de um alvo de pulverização catódica?

A vida útil de um alvo de pulverização catódica depende de factores como a composição do material, a pureza e a aplicação específica para a qual está a ser utilizado. Geralmente, os alvos podem durar várias centenas a alguns milhares de horas de pulverização catódica, mas isto pode variar muito, dependendo das condições específicas de cada ciclo. O manuseamento e a manutenção adequados também podem prolongar a vida útil de um alvo. Além disso, a utilização de alvos de pulverização catódica rotativos pode aumentar os tempos de execução e reduzir a ocorrência de defeitos, tornando-os uma opção mais económica para processos de grande volume.

Factores e parâmetros que influenciam a deposição de películas finas

Taxa de deposição:

A taxa a que a película é produzida, tipicamente medida em espessura dividida pelo tempo, é crucial para selecionar uma tecnologia adequada à aplicação. As taxas de deposição moderadas são suficientes para películas finas, enquanto as taxas de deposição rápidas são necessárias para películas espessas. É importante encontrar um equilíbrio entre a velocidade e o controlo preciso da espessura da película.

Uniformidade:

A consistência da película ao longo do substrato é conhecida como uniformidade, que normalmente se refere à espessura da película, mas também pode estar relacionada com outras propriedades, como o índice de refração. É importante ter um bom entendimento da aplicação para evitar sub ou superespecificar a uniformidade.

Capacidade de preenchimento:

A capacidade de preenchimento ou cobertura de etapas refere-se a quão bem o processo de deposição cobre a topografia do substrato. O método de deposição utilizado (por exemplo, CVD, PVD, IBD ou ALD) tem um impacto significativo na cobertura e no preenchimento dos degraus.

Características da película:

As características da película dependem dos requisitos da aplicação, que podem ser classificados como fotónicos, ópticos, electrónicos, mecânicos ou químicos. A maioria das películas tem de cumprir requisitos em mais do que uma categoria.

Temperatura do processo:

As características da película são significativamente afectadas pela temperatura do processo, que pode ser limitada pela aplicação.

Danos:

Cada tecnologia de deposição tem o potencial de danificar o material depositado, sendo as características mais pequenas mais susceptíveis a danos no processo. A poluição, a radiação UV e o bombardeamento de iões estão entre as potenciais fontes de danos. É crucial compreender as limitações dos materiais e ferramentas.

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