Nueva tecnología de fabricación y evaluación de láminas delgadas
Las láminas delgadas, o láminas de materiales de grosor nanométrico, se han generalizado recientemente, con una creciente importancia en los sectores de la electrónica y los recubrimientos protectores. Las láminas delgadas de óxidos se han convertido en uno de los temas clave de la industria de la electrónica, por sus capacidades únicas para soportar tensiones mayores que la electrónica basada en silicio, su estabilidad a mayores temperaturas, su transparencia (imaginemos dispositivos electrónicos transparentes) y su calidad ecológica. Un grupo de investigadores europeos trabajó para desarrollar un nuevo proceso de depósito de láminas delgadas rentable, flexible y sostenible mediante la financiación del proyecto 3D-DEMO. Existen numerosas técnicas para depositar láminas delgadas, pero actualmente resulta imposible producir en serie óxidos multicomponentes con grabado tridimensional (3D) durante la fase de depósito en un solo paso. Esta posibilidad es esencial para el diseño de futuros dispositivos. En este proyecto se desarrolló un método de depósito de láminas delgadas mediante epitaxia con haces químicos (CBE) que permitía realizar el grabado tridimensional de las láminas en un solo paso. Los resultados se compararon con el depósito por láser pulsado (PLD), un proceso mediante el cual se obtienen láminas delgadas de forma rápida pero en cantidades menores. Además, los investigadores desarrollaron una modificación de la microscopia óptica de rastreo de campo cercano (NSOM), la NSOM con interferometría heterodina (H-NSOM) para investigar más a fondo el grabado y la uniformidad óptica. Las láminas delgadas metálicas obtenidas mediante PLD presentaban comportamientos electromagnéticos problemáticos y superficies rugosas e inestables altas temperaturas que daban lugar a la formación de grietas. Por contra, las láminas de niobato de litio (LiNbO3) obtenidas por CBE con orientación 101 depositadas sobre óxido de magnesio (MgO) eran más lisas y se podían depositar a temperaturas inferiores, lo cual demuestra la superioridad del proceso CBE. Entre otros dispositivos, se probaron guías de ondas, que son un tipo especial de líneas de transmisión electromagnética. Además de implementar con éxito el proceso CBE para la fabricación, los investigadores aplicaron la H-NSOM para definir mejor las propiedades espectrales de guías de ondas definidas sobre láminas delgadas de LiNbO3/MgO. En conjunto, el proyecto 3D-DEMO desarrolló una nueva tecnología para grabar láminas delgadas de óxidos en 3D en un solo paso, además de métodos de microscopia óptica para evaluar las propiedades espectrales de las láminas delgadas. La explotación de los resultados podría tener una repercusión importante en el sector europeo de los dispositivos electrónicos, mediante la reducción de costes y la mejora de las posibilidades de producción en masa.
