Aprimoramento de um Dip-Coater de Baixo-custo para Fabricação de Filmes Finos

Bianca Ramielly Bomfim de Jesus

Resumo


Um filme fino é uma camada de material que varia de frações de um nanômetro a vários micrômetros de espessura. Estes podem ser totalmente densos, sofrer stress, e são fortemente influenciados pelos efeitos de superfície e interface. Estas propriedades podem influenciar em propriedades elétricas, magnéticas, ópticas, termais, etc.[1]
Os filmes finos tem uma vasta gama de aplicações, que vai de áreas como óptica e magnetismo, até energia solar e microeletrônica. O seu progresso em cada uma dessas áreas depende da habilidade de controle e deposição desses filmes, com suas propriedades físicas específicas. Existem vários métodos de deposição de filmes. Porém, como em muitas áreas existem certas limitações, tais como: materiais para substratos, propriedades esperadas dos filmes e custo. Isto torna difícil e meticulosa a escolha por uma melhor técnica para qualquer aplicação específica. Comparado com processos de fabricação de filmes finos convencionais, tais como deposição à vapor químico, evaporação ou sputtering, o processo de dip-coating (revestimento por imersão) com sol-gel requer consideravelmente menos equipamento e é potencialmente mais barato. O seu princípio de funcionamento é bastante simples, o sistema consiste basicamente em mergulhar um substrato em uma solução com determinada viscosidade e depois retirá-lo da mesma com uma velocidade controlada e constante, de modo que não existam vibrações ou qualquer outro tipo de interferência, seja esta com a solução ou com o sistema que efetua o puxamento. O processo de deposição é dividido em cinco etapas, sendo elas: imersão, start-up, deposição, secagem e evaporação [2]. A figura 1 ilustra os estágios que compõem o processo dip-coating.

Sendo seu princípio de funcionamento caracterizado por três estágios para a deposição do filme, são eles:
• Imersão (a) e Start-up(b): O substrato é imerso em uma solução precursora, a uma determinada velocidade, seguido de um certo tempo de espera em ordem de haver um tempo de interação suficiente entre o substrato e a solução de revestimento para um "molhamento"completo.
• Deposição(c) e Drenagem(d): Puxando o substrato para cima a uma velocidade constante, uma fina camada da solução precursora fica "entranhada", e todo o excesso da solução escorre da superfície do substrato.
• Evaporação (e): O solvente evapora do fluido, formando o assim depositado filme fino; processo que pode ser estimulado por secagem aquecida. Subsequentemente, a cobertura pode ser sujeita a aquecimento adicional, com a finalidade de eliminar residuais orgânicos e induzir a cristalização de óxidos funcionais. [2-3]
Havia sido fabricado um aparelho dip-coater no laboratório de Instrumentação em Física (linfis), ilustrado na figura 2, porém quando foi iniciada a fase de testes mais precisos foram encontrados determinados problemas com o aparelho, tais como: o motor de passo utilizado foi danificado e o código computacional utilizado não atendia a certos requisitos para o sistema funcionar adequadamente.

Para sanar esses problemas tivemos de montar um novo aparelho dip-coater.


Texto completo:

PDF


DOI: http://dx.doi.org/10.13102/semic.v0i21.2485

Apontamentos

  • Não há apontamentos.