Sputtering: uma técnica para produção de nanotecnologia

Adolfo Melo
28/12/2017

Esquema básico do processo de sputtering. Um gás inerte (argônio), ao entrar na câmara evacuada, é ionizado (Ar+) e acelerado contra o alvo. Átomos do alvo são ejetados e depositados no substrato. [1]
Quando falamos em nanotecnologia, uma das primeiras coisas que temos de ter em mente é a capacidade na qual a humanidade já alcançou em produzir dispositivos funcionais, em escala nanométrica (um bilhão de vezes menor que o metro) [2]. Diversos dispositivos nanométricos já foram construídos utilizando uma técnica conhecida como sputtering (cuspidor, numa tradução literal). Através do sputtering, filmes (películas) extremamente finos podem ser construídos para diversas aplicações tecnológicas, desde células solares, eletrodos para tela plana, LEDs (diodos emissores de luz), sensores de gás, armazenamento de dados digitais, ou mesmo para pesquisas em supercondutividade, materiais magnéticos e novas opções de dispositivos condutores e transparentes [3].

Nessa técnica, utiliza-se uma câmara em vácuo na qual um gás inerte é inserido (geralmente argônio) e uma porção sólida do material desejado também é posicionado (chamado de alvo). Através de uma aplicação de tensão elétrica, os átomos de argônio podem ser ionizados (perdem um de seus elétrons) e adquirem carga positiva, nesse momento, por força elétrica simples, os íons de argônio aceleram em direção ao alvo no qual colidem e literalmente arrancam átomos do alvo. Uma névoa atômica então viaja pelo vácuo. Para a construção de filmes finos, substratos (por exemplo, lâmina de microscópio) são intencionalmente posicionados no interior da câmara, e assim os átomos ejetados são depositados neles.

A espessura nanométrica dos filmes finos pode ser controlada através do tempo de deposição, da tensão aplicada para aceleração dos íons, e também pela pressão de argônio utilizada. Além disso, cristais sensíveis aos impactos dos átomos ejetados (cristais piezoelétricos) podem ser usados para poder “medir” a taxa de deposição.

Um exemplo de dispositivo nanométrico presente no dia-dia da maioria da população são eletrodos transparentes presentes em cada pixel de telas de smartphones, monitores de notebooks e TVs de tela plana. Nesse caso, cada pixel deve receber uma tensão para seu acionamento, e quando sua luz é emitida deverá atravessar o eletrodo (transparente) para ganhar o mundo exterior. O material na qual forma o eletrodo transparente normalmente é o ITO (óxido de índio dopado com estanho) que é também condutor elétrico, e são depositados via sputtering [3].

[1] Crédito da Imagem: Mattopia / Wikimedia Commons (Public domain). https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sputtering2.gif.

[2] What is Nanotechnology? Nano.gov. https://www.nano.gov/nanotech-101/what/definition. Acesso: 28 de dezembro (2017).

[3] AHN Melo et al. Structural, Optical and Electrical Properties of ZnO/Nb/ZnO Multilayers Thin Films. Advanced Materials Research 10.4028/www.scientific.net/AMR.975.238 (2014).

Como citar este artigo: Adolfo Melo. Sputtering: uma técnica para produção de nanotecnologia. Saense. http://www.saense.com.br/2017/12/sputtering-uma-tecnica-para-producao-de-nanotecnologia/. Publicado em 28 de dezembro (2017).

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Doutorando em Física na Universidade Federal do Sergipe. Escreve sobre Nanotecnologia no Saense.

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