Resumen

​Presentamos el diseño, construcción e implementación de un equipo de deposición de películas delgadas basado en la técnica de inmersión Sol/Gel para la fabricación de recubrimientos bajo condiciones de deposición controladas y ambiente de trabajo a temperatura y presión ambiente. El sistema de deposición incluye una estructura de acero inoxidable 304 y una plataforma móvil que sostiene el sustrato y se transporta a lo largo de ejes verticales a una distancia de deposición de hasta 30 cm de altura. Se consideró el diseño mecánico y electrónico, utilizando el desarrollo asistido por ordenador y la validación dimensional (para la estructura y el sistema de transmisión de movimiento) y la programación del sistema utilizando la plataforma Arduino. El diseño se centró en el control de la velocidad de deposición para las operaciones funcionales del equipo, cuyo principio de funcionamiento se basa en un esquema PWM, consiguiendo un parámetro de velocidad de inmersión/extracción en rangos comprendidos entre 1,5 cm/s y 3,5 cm/s (con una resolución de ± 0,2 cm/s). El funcionamiento del equipo y la reproducibilidad de los depósitos se comprobaron estudiando las propiedades ópticas de recubrimientos de CuCoMn sobre vidrio. Se utilizó una velocidad de inmersión/extracción del sustrato de 1,5 cm/s y un tiempo de agitación del precursor (0,83 h - 0,98 h), obteniéndose absorbancias superiores al 90%. En conclusión, el prototipo implementado permitirá al grupo de investigación producir películas delgadas reproducibles de mejor calidad que las realizadas manualmente, que podrán ser producidas a un bajo coste y ofrecerán la posibilidad de un mantenimiento sostenible del equipo.

INTRODUCCIÓN

De las diferentes técnicas utilizadas para fabricar películas delgadas, como la deposición química de vapor (CVD), la deposición por láser pulsado, la pulverización catódica, etc., la ruta química Sol-Gel es una de las más fáciles de aplicar. Esta técnica parte de una solución coloidal formada a partir de los elementos precursores del compuesto que se desea obtener. El sustrato se sumerge/extrae de la solución a velocidad constante durante el proceso de deposición y posteriormente se somete a tratamiento térmico. Estos parámetros determinan las propiedades físicas y químicas de la película. Una velocidad lineal constante influye en el espesor de las películas delgadas obtenidas de las síntesis debido a la influencia de las fuerzas gravitacionales durante el proceso de extracción, lo que va más allá del efecto causado por el tiempo de secado o inmersión, como se demostró anteriormente [1 ] .

El equipo conocido como dip coater está diseñado para funcionar exclusivamente para la inmersión de un sustrato (elemento que requiere modificación) y por lo tanto se presta a la automatización ya que el proceso es relativamente simple y repetitivo.

• Materias:Deposición química Algoritmo de programación Acero inoxidable
• Subjects:Chemical deposition Programming algorithm Stainless steel
• Palabras claves:Dip-coating; Películas delgadas; Programación de código abierto; PWM (Modulación de Ancho de Pulso); Sol-gel.
• Keywords:Dip-coating; Open-source programming; PWM (Pulse Width Modulation); Sol-gel; Thin films.