Definición de criterios y parámetros de diseño de un sistema de depósito químico de vapor asistido por aerosol (AACVD)

• Autores: J. M. Hincapié, R. J. Dorantes Rodríguez, B. Cruz Muñoz
• Localización: Scientia et Technica, ISSN 0122-1701, Vol. 25, Nº. 1, 2020, págs. 137-141
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Definition of criteria and design parameters of aerosol-assisted chemical vapor deposition system (AACVD)
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    La técnica de Depósito Químico de Vapor Asistido por Aerosol (AACVD) es un proceso de atomización de la solución precursora, generando gotas que se envían por medio de un gas portador hacia la superficie del sustrato, formando una película delgada cuyas propiedades dependerán de variables como la velocidad de depósito, temperatura del sustrato, tamaño de la gota y número de capas. En éste trabajo se presentan los criterios de diseño mecánico, eléctrico y electrónico empleados para implementar la técnica. El prototipo consiste en una estructura metálica que soporta una placa calefactora y un portasustrato donde se ubica la muestra a recubrir; la placa es controlada con un microcontrolador de potencia para mantener constante la temperatura del sustrato. Además, se implementó un sistema de pulverización con un nebulizador ultrasónico 241TM y un sistema de calentamiento de aire con un horno en función rampa MC5438. La tobera de inyección del vapor es guiada por un motor a paso NEMA 17 controlado por Arduino y se desplaza a lo largo del sustrato permitiendo variar la velocidad de depósito, el número de capas, tiempo de retardo entre capas y la distancia a recorrer. Se comparan espectros de transmitancia de películas delgadas de óxido de titanio fabricadas con diferentes parámetros de depósito. En conclusión, con base en los criterios y parámetros de diseño definidos se construyó e implementó la técnica AACVD que permitió fabricar recubrimientos homogéneos con diferentes aplicaciones dependiendo de las sales precursoras y de los parámetros de depósito.

  • English

    The aerosol-assisted chemical vapor deposition technique (AACVD) consists of a process of atomization of a precursor solution, which generates droplets that travel through a carrier gas to the surface of a substrate, a thin film grows on it depending on variables such as the rate of deposit, temperature of the substrate, drop size and number of layers. In this paper, we present the mechanical, electrical and electronic design criteria taken into account for the implementation of the technique. The prototype is a metal structure that supports a heating plate and a substrate holder where the sample to be coated is located; the plate is controlled with a power microcontroller to keep the substrate temperature constant during the deposit. In addition, a spray system with a 241TM ultrasonic nebulizer and an air heating system was implemented by means of a furnace in function of the MC5438 ramp. The steam injection nozzle is guided by a NEMA 17 controlled motor by Arduino and travels along the substrate allowing the variation of: the deposit speed, number of layers, delay time between layers and distance to travel. Transmittance spectra of thin films of titanium oxide deposited with different deposition parameters are compared. In conclusion, based on the defined design criteria and parameters, the AACVD technique was built and implemented, which has allowed the deposite of homogeneous coatings with different applications depending on the precursor salts and the deposit parameters.