¿Qué es una máquina de esputo?

Una máquina de pulverización catódica suele ser una cámara pequeña y sellada donde las partículas energéticas, como los electrones, bombardean un material fuente que expulsa átomos de la superficie. Estos átomos rebotan en las paredes de la cámara, cubriendo un objeto de muestra dentro de la cámara. Los microscopios electrónicos de barrido (SEM), que se basan en la conductividad eléctrica de las muestras para ver las características a escala nanométrica, a menudo se basan en una máquina de pulverización catódica para recubrir primero las muestras biológicas con una capa delgada de platino para su visualización. Otros usos para la tecnología de la máquina de pulverización catódica incluyen el recubrimiento de películas delgadas en el proceso de deposición para la industria de semiconductores y el grabado de una capa superficial lejos de un material para determinar su composición química.

Aunque las máquinas para las cuales una máquina de pulverización catódica prepara una muestra puede ser muy compleja y costosa, el equipo de pulverización catódica no tiene que serlo. Las máquinas de pulverización pueden ser dispositivos relativamente simples que funcionan según principios físicos establecidos y, a menudo, carecen de piezas móviles o la necesidad de mantenimiento complejo. Su tamaño varía desde dispositivos de sobremesa pequeños hasta modelos de piso grandes.

La deposición física de vapor es un método de rutina utilizado en el diseño de máquinas de pulverización catódica. El material de deposición se convierte en vapor en una cámara de pulverización catódica a baja presión, generalmente un vacío parcial. El vapor se condensa sobre el material del sustrato en la cámara para formar una película delgada. Esta película puede tener solo varias capas de átomos o moléculas de grosor, y se espesará en proporción directa a la duración del proceso de pulverización catódica. Otros factores en el grosor de la película delgada incluyen la masa de cada material involucrado y el nivel de energía de las partículas de recubrimiento, que pueden cargarse desde decenas de voltios de electrones hasta miles.

Los átomos cargados conocidos como iones también son utilizados por una máquina de pulverización catódica en un proceso conocido como pulverización catódica potencial. Al material de sputter se le da una carga iónica que luego pierde cuando impacta con la superficie objetivo. Relacionado con este proceso está el grabado iónico reactivo (RIE), que utiliza materiales iónicos naturales en la investigación de espectrometría de masas de iones secundarios (SIMS), para analizar la presencia de elementos traza en los materiales. El procesamiento estático de SIMS se disparará a una velocidad tan fina que solo una décima parte de una monocapa atómica se eliminará de la superficie objetivo. Es, por lo tanto, otra herramienta útil en la investigación de nanotecnología como lo es la máquina de pulverización catódica para el SEM.

Otros usos para una máquina de pulverización catódica incluyen el recubrimiento de vidrio plano, acrílicos y otros plásticos, así como cerámicas y cristales distintos al silicio. También se pueden usar como un método muy fino para limpiar y pulir componentes delicados. Las joyas y los artículos de mesa caros, como los cubiertos de oro, también pueden sufrir una deposición de chisporroteo, al igual que las películas especializadas de oro y aluminio.