UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN DE AREQUIPA ESCUELA PROFESIONAL DE FISICA DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN EQUIPO PARA DEPOSICION DE PELÍCULAS DELGADAS POR LA TÉCNICA DE DIP-COATING Yessy Guillen Baca* Alberto Montoya Portugal Ernesto Palo Tejada Ronald Pastor Rodríguez Yguillenb@hotmail.com*

INTRODUCCIÓN: Durante los últimos años, la preparación de materiales en forma de películas delgadas ha sido objeto de un gran número de investigaciones debido a su enorme interés tecnológico. Existen procesos que determinarán la estructura, morfología y los que, a su vez, condicionan las propiedades de las capas; como la interacción de la película con el sustrato, las modificaciones sufridas por la capa debido a su exposición a la atmósfera, su estabilidad térmica, etc. , también determinarán las posibles aplicaciones del material. En este proyecto se propone una forma de obtener películas delgadas de tamaños apreciables a un bajo costo mediante la técnica de Dip-Coating. Se pretende hacer deposiciones de películas delgadas para la fabricación de catalizadores descontaminadores de aire y aguas, filtros para la fabricación de sensores, etc.

1.- PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA: Existen muchas aplicaciones, donde es necesario el uso de películas delgadas, para lo cual se necesita de un sistema de bajo costo que nos permita hacer estudios de alto interés en nuestra región como son: la descontaminación de aguas y aire mediante catalizadores UV, sensores de medición de intensidad de radiación ultravioleta y de detección de contaminantes del aire, etc. En nuestro laboratorio de Películas de la Escuela Profesional de Física de la UNSA no contamos con un sistema de deposición de películas delgadas lo cual se pretende solucionar mediante el presente trabajo.

Figura 1: Técnicas de deposición 2.- DESCRIPCIONES DEL PROYECTO: Las películas delgadas pueden ser depositadas a través de una variedad de técnicas, que pueden ser clasificadas de acuerdo con la fase del medio con el soluto. Figura 1: Técnicas de deposición La deposición líquida tiene muchas ventajas sobre otras vías de deposición como: Cantidad de elementos o semiconductores disponibles Las estructuras complejas (o partículas) se puede obtener en la solución y se depositan sobre el sustrato. Los equipos necesario para el depósito son más simples y más baratos que los que son similares a la deposición de gas (como en un proceso CVD, por ejemplo) Uno de los más difundidos y utilizados; la técnica de Dip-coating ".

TECNICA DE DIP-COATING: Es un proceso con una precisión controlada de inmersión y extracción de cualquier sustrato en un depósito de líquido (solvente) con el fin de depositar una capa de material. (a) (b) (c) (d) Figura.2 Etapas del proceso Dip-Coating: a) Sumergiendo el sustrato. b) Colocando la muestra en posición vertical. c) Levantando la muestra con una velocidad opcional. d) Controlamos el espesor de la película por velocidad y la viscosidad

Dip-Coating se utiliza con el método sol-gel ya que crea películas con mayor espesor, controlados con precisión, determinada principalmente por la velocidad de deposición y viscosidad de la solución. Factores que contribuyen el estado final del baño de película delgada como: La superficie del sustrato inicial Tiempo de inmersión La velocidad de retiro El número de ciclos de inmersión Composición de la solución La concentración y la temperatura El número de soluciones en cada secuencia de inmersión La humedad ambiente

3.- DISEÑO DEL EQUIPO: En la siguiente figura se muestra el diseño del equipo de Dip Coating el cual tiene las siguientes características: Tiene un motor de pasos, engranajes y un tornillo para el movimiento vertical. Tiene un cilindro en el medio (cilindro A) que servirá para el movimiento vertical del portador del sustrato, para la deposición de películas. Se puede añadir otro motor de pasos y engranajes para el movimiento horizontal y hacer diferentes deposiciones.

Estos equipos deben ser controlados por un software, velocidades, período de secado, número de ciclos de inmersión y movimientos horizontales. La velocidad más lenta posible debería ser de 0,1 mm/min. El modelo más rápido cae a una velocidad de hasta 500 mm/min. Para el secado y/o modificación de la estructura del material depositado se cuenta con un horno tubular Leybold con temperatura de hasta 600 ºC.

FOTOS:

4.- CONCLUSIONES: Se pudo identificar el tipo de equipo que vamos ha utilizar con las características que necesitamos para la deposición del TiO2 principalmente. Dentro de las características de nuestro equipo se ha identificado el rango de velocidades y temperatura del horno que necesitaremos para el secado del sustrato luego de la extracción. Se hizo los diseños de cada componente del equipo en 3D lo cual permitió una mejor visualización y comprensión de su funcionamiento. Se logró el ensamblado del equipo para la animación correspondiente para poder observar el funcionamiento. El equipo Dip-Coating esta en la fase de evaluación y conexión a un sistema de control automatizado mediante computadora

5.- BIBLIOGRAFÍA: “DEPOSICIÓN DE UNA PELÍCULA DELGADA DE TIO2 POR EL MÉTODO DE DIP-COATING” Mansor Abdul Hamid and Ismail Ab. Rahman, School of chemical Sciences, Universiti Saints Malaysia. “UM PROCEDIMENTO SIMPLES E BARATO PARA A CONSTRUÇÃO DE UM EQUIPAMENTO DIP-COATING PARA DEPOSIÇÃO DE FILMES EM LABORATÓRIO” Alfredo R. M. Oliveira e Aldo J. G. Zarbin -Departamento de Química, Universidade Federal do Paraná “PREPARATION OF TITANIUM(IV) OXIDE THIN FILM PHOTOCATALYST BY SOL–GEL DIP COATING” R.S. Sonawane, S.G. Hegde M.K. Dongare, a Center for Materials for Electronics Technology (C-MET), Panchwati, Pashan Road, Pune 411 008, India “DESARROLLO DE SISTEMAS FOTOACTIVOS TIO2/FIBRA ÓPTICA” Scientia et Technica Año XIII, No 36, Septiembre 2007. Universidad Tecnológica de Pereira. ISSN 0122-1701

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