2. ¿Qué son?
Se entiende por láminas delgadas las capas de material en el
rango de fracciones de nanómetro hasta varios micrómetros de
espesor. Los componentes electrónicos semiconductores y los
recubrimientos ópticos son los mayores beneficiarios del desarrollo
de las láminas delgadas. También hay investigación con láminas
delgadas ferro-magnéticas para su uso en memorias de ordenador.
Las láminas delgadas cerámicas son las más usadas. La relativa
dureza y pasividad química de los materiales cerámicos hacen de
este tipo de recubrimientos de interés para la protección de
substratos contra la corrosión, la oxidación y el desgaste.
Particularmente, el uso de estos recubrimientos en herramientas de
corte puede extender la vida útil de estos utensilios varios órdenes
de magnitud.
La tecnología de capas delgadas también se ha desarrollado como
un método para reducir el coste de los sistemas fotovoltaicos. La
explicación a esto es que los módulos de láminas delgadas se
espera que sean más baratos debido a su menor coste en material,
energía y manipulación. Sin embargo, aún se deben desarrollar
láminas delgadas basadas en nuevos materiales semiconductores,
que incluyen sílice amorfo, cobre, indio, seleniuro, cadmio, teluro y
sílice cristalino. En todos esos casos, estas tecnologías tendrán
que afrontar considerables obstáculos técnicos y financieros.
3. Estructura
Las células policristalinas de película delgada están hechas de
muchos pequeños granos de materiales semiconductores cristalinos.
Los materiales utilizados en estas células de película delgada
policristalina tienen propiedades que son diferentes de las de silicio.
Así pues, parece que funciona mejor para crear el campo eléctrico con
una interfaz entre dos materiales semiconductores diferentes. Este
tipo de interfaz se llama heterounión ( “hetero”, ya que está formado
por dos materiales diferentes) La típica película delgada policristalina
es muy delgada por capa sobre la llamada “ventana” de la capa. El
papel de la capa de ventana es la de absorber la energía de la luz de
sólo el fin del espectro de alta energía . Debe ser lo suficientemente
delgada y tener un espacio suficientemente amplio para que toda la
luz disponible a través de la interfaz a la capa absorbente. La capa de
absorción debajo de la ventana, por lo general dopada tipo-p, debe
tener una alta absorción de alta corriente y un espacio de banda
adecuado para proporcionar una buena tensión. Sin embargo, es
normalmente de sólo 1 a 2 micras de espesor.
4. Formación capas finas:
Pulverización catódica
La pulverización catódica (o por su designación en
inglés: sputtering) es un proceso físico en el que se
produce la vaporización de los átomos de un material
sólido denominado "blanco" mediante el bombardeo de
éste por iones energéticos. Este es un proceso muy
utilizado en la formación de películas delgadas sobre
materiales, técnicas de grabado y técnicas analíticas.
Este fenómeno se usa de forma extensiva en la
industria de los semiconductores para depositar
películas finas de diversos materiales sobre obleas de
silicio. Se puede usar también para aplicar capas finas
sobre cristal para aplicaciones ópticas
5. Evaporador térmico
Un evaporador térmico utiliza un calentador
de resistencia eléctrica para fundir el material
y elevar su presión de vapor a un intervalo útil.
Esto se hace en un alto vacío, tanto para
permitir que el vapor llegue al sustrato sin
reaccionar con o contra otros átomos de fase
gaseosa en la cámara, y reducir la
incorporación de impurezas del gas residual
en la cámara de vacío. Obviamente, sólo los
materiales con una mucho mayor presión de
vapor que el elemento de calentamiento
puede ser depositado sin contaminación de la
película.
6. Aplicaciones solares
La investigación en el ámbito de
materiales de capa fina va a aumentar
enormemente en los próximos años.
Hasta ahora los paneles de capa fina se
han fabricado mayoritariamente de
vidrio, pero se ha probado que estos
paneles pueden producirse de manera
flexible y sin vidrio, lo que beneficiaria
al sector con nuevos modelos.
7. Espejos
Una aplicación familiar de las películas delgadas en
el hogar es el espejo , que normalmente tiene una
delgada capa de metal en la parte posterior de una
hoja de vidrio para formar una interfaz reflectante. El
proceso de plateado era comúnmente utilizado para
producir espejos. Un recubrimiento de película muy
delgada (menos de un nanómetro de espesor) se
utiliza para producir espejos de dos vías (un espejo
que es parcialmente reflectante y parcialmente
transparente. Cuando un lado del espejo está
iluminado el otro está oscuro, permite que se vean
desde el lado oscuro, pero no viceversa)
8. Uso en pilas
La tecnología de película delgada (thin
film) de impresión se utiliza para aplicar
polímeros de estado sólido de litio en una
variedad de sustratos para crear pilas
únicas para aplicaciones especializadas.
Las baterías de película delgada pueden
depositarse directamente sobre los chips o
paquetes de chips de cualquier forma o
tamaño. Las baterías flexibles se pueden
hacer por impresión sobre una lámina de
plástico, metal delgado, o papel.
