La guía definitiva sobre recubrimientos por evaporación térmica láser
El recubrimiento por evaporación térmica láser es una tecnología que utiliza un haz láser de alta energía para irradiar la superficie de un material, provocando su calentamiento y evaporación instantánea. Los átomos o moléculas evaporados se depositan sobre la superficie del sustrato para formar una película delgada.
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- Buena uniformidad de la película
- Mayor tasa de deposición de película
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Todo lo que debe saber sobre el recubrimiento por evaporación térmica láser
Recubrimiento por evaporación láser, como deposición física de vapor (PVD) Esta tecnología, con características y ventajas únicas, ha surgido gradualmente y se ha convertido en una tecnología clave indispensable en numerosos campos de investigación científica e industrias. El recubrimiento por evaporación láser no solo controla con precisión el crecimiento y la estructura de películas delgadas a nivel microscópico, logrando un control preciso de la composición, el espesor, la uniformidad y el estado cristalino de la película, sino que también deposita películas delgadas de alta calidad y alto rendimiento sobre diversos sustratos de materiales complejos.
El recubrimiento por evaporación láser es un tipo de tecnología de deposición física de vapor (PVD). Utiliza un haz láser pulsado de alta energía para enfocar e irradiar la superficie del material objetivo, provocando que una zona localizada del material absorba instantáneamente una energía extremadamente alta, y la temperatura aumente bruscamente hasta la temperatura de evaporación o incluso superior. Esto provoca que los átomos o moléculas del objetivo adquieran suficiente energía cinética para desprenderse de la superficie del objetivo y evaporarse en forma gaseosa. Estos átomos, moléculas o iones evaporados flotan libremente en el vacío y luego se depositan, adsorben, difunden y condensan gradualmente en la superficie del sustrato. Tras la acumulación e interacción continuas entre átomos, se forma finalmente una película continua. En comparación con los métodos tradicionales de recubrimiento por evaporación, como la evaporación por calentamiento por resistencia y la evaporación por haz de electrones, el recubrimiento por evaporación láser presenta diferencias significativas en el modo de entrada de energía, el mecanismo de evaporación y el crecimiento de la película. Estas diferencias le otorgan ventajas técnicas únicas y un gran potencial de aplicación.
Principio del recubrimiento por evaporación láser
Cuando un haz láser pulsado de alta densidad energética irradia la superficie del objetivo, la absorción de energía láser por parte de este constituye el punto de partida de todo el proceso. La eficiencia de absorción del objetivo por el láser está estrechamente relacionada con la longitud de onda del láser y las propiedades ópticas del objetivo (como la absortividad, la reflectividad, etc.). En general, la mayoría de los materiales presentan una alta absortividad en la banda ultravioleta, por lo que los láseres excímeros de uso común (como KrF248 de 308 nm, XeCl193 de XNUMX nm, ArFXNUMX nm, etc.) transfieren energía eficazmente al objetivo. Una vez absorbida la energía láser por el objetivo, esta se convierte rápidamente en energía interna de los átomos o moléculas del objetivo, lo que provoca un aumento brusco de la temperatura superficial del objetivo en un tiempo muy breve (normalmente nanosegundos).
Cuando la temperatura superficial del objetivo aumenta rápidamente, el calor se difunde hacia su interior por conducción térmica. El movimiento térmico de los átomos o moléculas del objetivo se intensifica, adquiriendo gradualmente la energía suficiente para superar la fuerza de enlace entre ellos y comienza a transformarse de sólido a gas, entrando en la fase de evaporación. A medida que la temperatura de la superficie del objetivo aumenta aún más, los átomos y moléculas evaporados interactúan con los fotones y electrones generados por el láser, produciéndose la ionización y formándose un plasma compuesto de iones, electrones y átomos neutros.
Cuando los átomos evaporados alcanzan la superficie del sustrato, interactúan con los átomos de esta y comienzan a depositarse. Los átomos evaporados se adsorben en la superficie del sustrato para formar átomos adsorbidos. Se difunden en la superficie del sustrato y encuentran una posición adecuada para combinarse con otros átomos. A medida que aumenta el número de átomos adsorbidos, cuando la distancia entre ellos es lo suficientemente pequeña, se combinan mediante las fuerzas de interacción entre átomos (como las fuerzas de van der Waals, los enlaces químicos, etc.) para formar cúmulos atómicos. Cuando el tamaño del cúmulo alcanza un valor crítico, se forma un núcleo cristalino estable. Este núcleo cristalino continúa adsorbiendo los átomos circundantes y crece gradualmente, hasta formar una película continua mediante el contacto y la fusión de núcleos cristalinos adyacentes. En el crecimiento de películas delgadas, factores como la temperatura del sustrato, el estado de la superficie y la velocidad de deposición de los átomos evaporados tienen un impacto significativo en la calidad del cristal, la estructura organizativa y el rendimiento de la película.
Materiales para recubrimiento por evaporación láser
Aluminio (Al)
El aluminio es uno de los materiales metálicos más utilizados en el recubrimiento por evaporación láser. La fuente láser es principalmente un láser de pulso Nd:YAG con una longitud de onda de 1064 nm, un ancho de pulso de 5-20 ns y una densidad de energía de 1-5 J/cm²; el grado de vacío debe mantenerse entre 1×10⁻⁴ y 5×10⁻⁵ Pa. La velocidad de deposición suele ser de 0.5-2 nm/s, y el espesor de la película puede ajustarse a 50-500 nm según las necesidades. La película de aluminio se utiliza ampliamente en reflectores, capas de electrodos, etc.
El cobre (Cu)
El cobre se utiliza frecuentemente para preparar películas conductoras debido a su alta conductividad eléctrica y térmica. Los láseres excímeros más comunes (como el KrF, longitud de onda de 248 nm) o los láseres Nd:YAG, con un ancho de pulso de 10-30 ns y una densidad de energía de 2-6 J/cm², requieren un grado de vacío superior a 5 × 10⁻⁵ Pa. Se puede introducir una pequeña cantidad de gas inerte (como Ar) para controlar la difusión del plasma. La presión del gas es de 0.1-1 Pa y la temperatura del sustrato es de 50-300 °C. La velocidad de deposición es de 1-3 nm/s y el espesor de la película es de 100-1000 nm.
Plata (Ag)
La plata posee la mayor reflectividad de la luz visible y es el material principal para recubrimientos ópticos. Parámetros de evaporación láser: la longitud de onda láser es principalmente de 532 nm (duplicación de frecuencia Nd:YAG), la densidad de energía es de 1.5-4 J/cm², la anchura de pulso es de 5-15 ns; el grado de vacío debe alcanzar 1×10⁻⁵ Pa; la temperatura del sustrato se controla desde temperatura ambiente hasta 100 °C. La velocidad de deposición es de 0.3-1.5 nm/s, el espesor de la película es de 50-200 nm. La película de plata se sulfura fácilmente y requiere una capa protectora (como SiO₂).
Oro (Au)
El oro presenta estabilidad química y buena conductividad. Parámetros de evaporación láser: láser Nd:YAG de 1064 nm, densidad de energía de 2-5 J/cm², ancho de pulso de 10-20 ns; grado de vacío de 1×10⁻⁵ Pa; se puede introducir gas N₂ (0.05-0.5 Pa) para mejorar la adhesión de la película; temperatura del sustrato de 100-400 °C. Velocidad de deposición de 0.5-2 nm/s, espesor de película de 50-500 nm.
Níquel (Ni)
La película de níquel presenta alta dureza y resistencia al desgaste, y se utiliza frecuentemente para recubrimientos resistentes al desgaste. Parámetros de evaporación láser: longitud de onda láser de 1064 nm, densidad de energía de 3-7 J/cm², ancho de pulso de 10-30 ns; grado de vacío de 5 × 10⁻⁵ Pa; se puede introducir gas Ar (0.1-2 Pa) para controlar la energía del plasma; temperatura del sustrato de 200-500 °C. Velocidad de deposición de 1-3 nm/s, espesor de película de 1-5 μm.
Cromo (Cr)
El cromo se utiliza a menudo como capa de transición en películas delgadas para mejorar la adhesión de las capas posteriores al sustrato. Parámetros de evaporación láser: longitud de onda láser de 248 nm (excímero KrF), densidad de energía de 2-6 J/cm², ancho de pulso de 10-20 ns; grado de vacío de 1 × 10⁻⁴ Pa, temperatura del sustrato de 100-300 °C; velocidad de deposición de 0.2-1 nm/s, espesor de película de 10-50 nm.
Titanio (Ti)
La película de titanio presenta buena resistencia a la corrosión y biocompatibilidad. Parámetros de evaporación láser: longitud de onda láser de 1064 nm, densidad de energía de 3-8 J/cm², ancho de pulso de 10-25 ns; grado de vacío de 5 × 10⁻⁵ Pa; se puede introducir gas O₂ (0.01-0.1 Pa) para preparar la película de TiO₂; temperatura del sustrato de 200-600 °C. Velocidad de deposición de 0.5-2 nm/s, espesor de película de 50-500 nm.
Dióxido de silicio (SiO₂)
El SiO₂ es el material dieléctrico más utilizado en recubrimientos ópticos. Longitud de onda láser: 248 nm o 193 nm (láser excímero), densidad de energía: 2-6 J/cm², ancho de pulso: 5-20 ns; grado de vacío: 1×10⁻⁴ Pa; se introduce gas O₂ (0.1-1 Pa) para compensar la pérdida de oxígeno; temperatura del sustrato: 100-400 °C. Velocidad de deposición: 0.1-0.5 nm/s; espesor de película: 50-1000 nm.
Dióxido de titanio (TiO₂)
El TiO₂ tiene un alto índice de refracción y se utiliza frecuentemente en películas de alta reflexión y filtros ópticos. Longitud de onda láser: 1064 nm o 532 nm, densidad de energía: 3-8 J/cm², ancho de pulso: 10-30 ns; grado de vacío: 5 × 10⁻⁵ Pa; presión de gas O₂: 0.05-0.5 Pa; temperatura del sustrato: 300-600 °C. La velocidad de deposición es de 0.2-1 nm/s y el espesor de la película es de 50-500 nm.
Nitruro de silicio (Si₃N₄)
El Si₃N₄ presenta alta dureza y aislamiento, y se utiliza para capas de pasivación de semiconductores y recubrimientos resistentes al desgaste. Longitud de onda láser: 1064 nm, densidad de energía: 4-10 J/cm², ancho de pulso: 10-25 ns; grado de vacío: 5 × 10⁻⁵ Pa, gas N₂ (0.1-2 Pa); temperatura del sustrato: 400-800 °C. Velocidad de deposición: 0.3-1.5 nm/s; espesor de película: 100-1000 nm.
Óxido de zinc (ZnO)
El ZnO es un semiconductor de banda prohibida amplia que se utiliza en películas conductoras transparentes y dispositivos piezoeléctricos. Longitud de onda láser: 248 nm, densidad de energía: 2-6 J/cm², ancho de pulso: 10-20 ns; grado de vacío: 1×10⁻⁴ Pa; se puede alimentar con gas O₂ (0.01-0.1 Pa); temperatura del sustrato: 200-500 °C. Velocidad de deposición: 0.2-1 nm/s; espesor de película: 100-1000 nm.
Óxido de indio y estaño (ITO)
El ITO es un material de núcleo para una conductividad transparente. Longitud de onda láser: 1064 nm, densidad de energía: 3-7 J/cm², ancho de pulso: 10-30 ns; grado de vacío: 5 × 10⁻⁵ Pa; se puede introducir gas O₂ (0.005-0.05 Pa); temperatura del sustrato: 150-300 °C. Velocidad de deposición: 0.1-0.5 nm/s; espesor de película: 50-200 nm.
Nitruro de titanio (TiN)
El TiN presenta un aspecto dorado y una alta dureza. Longitud de onda láser: 1064 nm, densidad de energía: 4-9 J/cm², ancho de pulso: 10-25 ns; grado de vacío: 5 × 10⁻⁵ Pa; presión de gas N₂: 0.1-1 Pa; temperatura del sustrato: 200-600 °C. Velocidad de deposición: 0.5-2 nm/s; espesor de película: 1-5 μm. Controlar la relación N/Ti (≈1) para garantizar una dureza > 20 GPa.
Carburo de silicio (SiC)
El SiC es un material semiconductor de alta temperatura. Longitud de onda láser: 1064 nm, densidad de energía: 5-12 J/cm², ancho de pulso: 10-30 ns; grado de vacío: 1×10⁻⁵ Pa; permite el paso de gas CH₄ (0.05-0.5 Pa); temperatura del sustrato: 800-1200 °C. Velocidad de deposición: 0.3-1 nm/s, espesor de película: 500-5000 nm. Contenido de carbono controlado (Si/C≈1).
Zirconia estabilizada con itrio (YSZ)
El YSZ es un electrolito de alta temperatura utilizado en celdas de combustible de óxido sólido (SOFC). Longitud de onda láser: 248 nm, densidad de energía: 3-8 J/cm², ancho de pulso: 10-20 ns; vacío: 1×10⁻⁴ Pa; presión de gas O₂: 0.1-1 Pa; temperatura del sustrato: 600-1000 °C. Velocidad de deposición: 0.2-1 nm/s; espesor de película: 1-10 μm.
Fluoruro de magnesio (MgF₂)
El MgF₂ es un material dieléctrico de bajo índice de refracción utilizado en recubrimientos antirreflectivos y de prismas ópticos. Longitud de onda del láser: 1064 nm; densidad de energía: 2-5 J/cm²; ancho de pulso: 10-20 ns; vacío: 5 × 10⁻⁵ Pa; temperatura del sustrato: 100-300 °C; velocidad de deposición: 0.1-0.4 nm/s; espesor de película: 50-500 nm. Los parámetros deben garantizar el índice de refracción (1.38 ± 0.02).
Óxido de zinc dopado con aluminio (AZO)
El AZO es un material conductor transparente y económico que sustituye al ITO en electrónica flexible. Longitud de onda láser: 532 nm, densidad de energía: 2-6 J/cm², ancho de pulso: 10-25 ns; vacío: 1×10⁻⁴ Pa; presión de gas O₂: 0.01-0.1 Pa; temperatura del sustrato: de temperatura ambiente a 200 °C. Velocidad de deposición: 0.2-1 nm/s; espesor de película: 100-500 nm.
Niobato de litio (LiNbO₃)
El LiNbO₃ es un material piezoeléctrico y electroóptico utilizado en moduladores y sensores ópticos. Longitud de onda láser: 248 nm, densidad de energía: 4-9 J/cm², ancho de pulso: 10-20 ns; grado de vacío: 5 × 10⁻⁵ Pa; presión de gas O₂: 0.05-0.5 Pa; temperatura del sustrato: 500-800 °C. Velocidad de deposición: 0.1-0.5 nm/s; espesor de película: 100-1000 nm.
Boro de hierro y neodimio (NdFeB)
El NdFeB es un material de alta energía magnética utilizado para microimanes y grabación magnética. Longitud de onda láser: 1064 nm, densidad de energía: 5-10 J/cm², ancho de pulso: 10-30 ns; grado de vacío: 1×10⁻⁵ Pa; presión de gas Ar: 0.1-1 Pa; temperatura del sustrato: 200-500 °C. Velocidad de deposición: 0.5-2 nm/s; espesor de película: 1-10 μm.
CdSe
El CdSe es un semiconductor de banda prohibida estrecha utilizado en puntos cuánticos y detectores infrarrojos. Longitud de onda láser: 532 nm, densidad de energía: 3-7 J/cm², ancho de pulso: 10-20 ns; vacío: 5 × 10⁻⁵ Pa; presión atmosférica de Se: 0.01-0.1 Pa; temperatura del sustrato: 200-400 °C. Velocidad de deposición: 0.1-0.5 nm/s; espesor de película: 50-500 nm. Los parámetros deben controlar la relación Cd/Se (≈1).
Telururo de cadmio (CdTe)
El CdTe se utiliza para celdas solares de película delgada. Longitud de onda láser: 1064 nm, densidad de energía: 4-8 J/cm², ancho de pulso: 10-30 ns; grado de vacío: 1×10⁻⁵ Pa; presión del gas Te: 0.05-0.5 Pa; temperatura del sustrato: 300-500 °C. Velocidad de deposición: 0.5-2 nm/s; espesor de película: 1-5 μm. Controla el tamaño de grano (1-5 μm) y mejora el coeficiente de absorción de luz (>10⁴ cm⁻¹).
Nitruro de galio (GaN)
El GaN es un semiconductor de banda prohibida amplia utilizado en LED azules y dispositivos de potencia. Longitud de onda láser: 248 nm, densidad de energía: 5-12 J/cm², ancho de pulso: 10-20 ns; vacío: 5 × 10⁻⁶ Pa, presión de gas N₂: 0.1-1 Pa; temperatura del sustrato: 800-1200 °C. Velocidad de deposición: 0.1-0.5 nm/s; espesor de película: 100-1000 nm.
Arseniuro de galio (GaAs)
El GaAs es un semiconductor de alta frecuencia utilizado en dispositivos de microondas y células solares. Longitud de onda láser: 1064 nm, densidad de energía: 4-9 J/cm², ancho de pulso: 10-25 ns; vacío: 1×10⁻⁵ Pa; presión de gas AsH₃: 0.01-0.1 Pa; temperatura del sustrato: 500-700 °C. Velocidad de deposición: 0.2-1 nm/s; espesor de película: 500-5000 nm.
Óxido de lantano (La₂O₃)
El La₂O₃ es un material dieléctrico de alta k utilizado para el aislamiento de puertas de semiconductores. Longitud de onda láser: 1064 nm, densidad de energía: 3-7 J/cm², ancho de pulso: 10-20 ns; vacío: 5×10⁻⁵ Pa; presión del gas O₂: 0.05-0.5 Pa; temperatura del sustrato: 300-600 °C. Velocidad de deposición: 0.1-0.5 nm/s; espesor de película: 10-50 nm.
Carburo de tungsteno (WC)
El WC presenta una dureza extremadamente alta y se utiliza para recubrimientos superduros y herramientas de corte. Longitud de onda láser: 1064 nm, densidad de energía: 6-12 J/cm², ancho de pulso: 10-30 ns; vacío: 1×10⁻⁵ Pa, presión de gas CH₄: 0.1-1 Pa; temperatura del sustrato: 400-800 °C. Velocidad de deposición: 0.5-2 nm/s, espesor de película: 1-10 μm.
Óxido de cerio (CeO₂)
El CeO₂ es un material de pulido y electrolito para pilas de combustible. Parámetros de evaporación láser: longitud de onda láser de 248 nm, densidad de energía de 2-6 J/cm², ancho de pulso de 10-20 ns; vacío de 5 × 10⁻⁵ Pa, presión de gas O₂ de 0.1-1 Pa; temperatura del sustrato de 500-800 °C. Velocidad de deposición de 0.2-1 nm/s, espesor de película de 100-1000 nm.
Sulfuro de zinc (ZnS)
El ZnS es un material óptico con un índice de refracción medio. Longitud de onda láser: 1064 nm, densidad de energía: 3-7 J/cm², ancho de pulso: 10-25 ns; grado de vacío: 1×10⁻⁴ Pa; presión de gas H₂S: 0.01-0.1 Pa; temperatura del sustrato: 100-300 °C. Velocidad de deposición: 0.2-1 nm/s; espesor de película: 50-500 nm. Se garantiza una transmitancia en la banda infrarroja > 70 % (8-12 μm).
Titanato de bario (BaTiO₃)
El BaTiO₃ es un material ferroeléctrico utilizado en condensadores y sensores. Parámetros de evaporación láser: longitud de onda láser de 248 nm, densidad de energía de 4-9 J/cm², ancho de pulso de 10-20 ns; grado de vacío de 5 × 10⁻⁵ Pa, presión de gas O₂ de 0.05-0.5 Pa; temperatura del sustrato de 600-1000 °C. Velocidad de deposición de 0.1-0.5 nm/s, espesor de película de 100-1000 nm.
Tantalato de litio (LiTaO₃)
El LiTaO₃ es un material piezoeléctrico y piroeléctrico utilizado en detectores y filtros infrarrojos. Parámetros de evaporación láser: longitud de onda láser: 1064 nm, densidad de energía: 3-8 J/cm², ancho de pulso: 10-30 ns; grado de vacío: 1×10⁻⁵ Pa; presión de gas O₂: 0.01-0.1 Pa; temperatura del sustrato: 500-800 °C. Velocidad de deposición: 0.1-0.5 nm/s; espesor de película: 100-1000 nm.
Óxido de itrio (Y₂O₃)
El Y₂O₃ es un material de recubrimiento protector de alta temperatura. Parámetros de evaporación láser: longitud de onda láser: 1064 nm, densidad de energía: 5-10 J/cm², ancho de pulso: 10-25 ns; grado de vacío: 5 × 10⁻⁵ Pa; presión de gas O₂: 0.1-1 Pa; temperatura del sustrato: 600-1000 °C. Velocidad de deposición: 0.3-1.5 nm/s; espesor de película: 5-50 μm.
Ventajas del recubrimiento por evaporación láser
Compatible con materiales complejos
Para algunos materiales con composición química y estructura cristalina complejas, como los materiales con estructura de perovskita (tipo ABO₃, donde A y B son iones metálicos diferentes), el recubrimiento por evaporación láser transfiere con precisión y proporción los diversos elementos del material objetivo a la película.
Evaporación rápida
El rayo láser tiene una densidad de energía extremadamente alta, lo que puede aumentar rápidamente la temperatura del área local en la superficie del objetivo hasta la temperatura de evaporación o incluso más alta en muy poco tiempo, logrando así una rápida evaporación del material.
Buena calidad de película
Los átomos evaporados tienen alta energía cinética y pueden apilarse más densamente cuando se depositan sobre la superficie del sustrato, formando una estructura de película densa y mejorando la densidad y dureza de la película.
Excelente rendimiento de cristalización.
Las películas preparadas mediante recubrimiento por evaporación láser generalmente tienen un buen rendimiento de cristalización, una estructura cristalina completa y pocos defectos.
Aplicación del recubrimiento por evaporación láser
La aplicación del recubrimiento por evaporación láser en los campos de la óptica, la electrónica, los semiconductores, la biomedicina y la industria aeroespacial, entre otros, ha logrado resultados notables. Desde películas ópticas de alto rendimiento y dispositivos semiconductores hasta recubrimientos biocompatibles y recubrimientos protectores aeroespaciales, todos ellos se basan en esta tecnología.
Óptica
El recubrimiento por evaporación láser permite controlar con precisión el espesor y el índice de refracción de la película, lo cual resulta ideal para la preparación de películas antirreflectantes de alto rendimiento. Por ejemplo, el recubrimiento de películas antirreflectantes de fluoruro de magnesio (MgF₂) sobre la superficie de ventanas láser, lentes ópticas y otros componentes puede reducir la reflectividad de la banda de luz visible de aproximadamente un 4 % a menos del 1 %, mejorando significativamente la calidad de imagen y el aprovechamiento de la energía lumínica del sistema óptico. En sistemas complejos de películas antirreflectantes multicapa, como las películas antirreflectantes para bandas anchas, la precisión en el control de la composición y la uniformidad de la película que ofrece el recubrimiento por evaporación láser garantizan la estabilidad del rendimiento del sistema.
Semiconductores
En dispositivos semiconductores, las películas de pasivación se utilizan para proteger la superficie del dispositivo y evitar la contaminación por impurezas y la acumulación de carga; las películas aislantes se utilizan para aislar diferentes áreas conductoras. El recubrimiento por evaporación láser se utiliza para preparar películas de pasivación y películas aislantes como el nitruro de silicio (Si₃N₄) y el dióxido de silicio (SiO₂). Estas películas tienen buenas propiedades de aislamiento, estabilidad química y densidad, y pueden mejorar eficazmente la fiabilidad y la vida útil de los dispositivos semiconductores. Por ejemplo, el recubrimiento con película de pasivación de Si₃N₄ sobre la superficie de los chips de circuitos integrados puede evitar la corrosión del chip por vapor de agua e iones y mejorar su estabilidad de funcionamiento.
superconductor
Los materiales superconductores de alta temperatura (como YBa₂Cu₃O₇₋ₓ, YBCO) presentan resistencia cero y antimagnetismo completo a bajas temperaturas, y tienen importantes aplicaciones en cables superconductores, imanes superconductores, dispositivos superconductores de interferencia cuántica (SQUID) y otros campos. El recubrimiento por evaporación láser es uno de los principales métodos para preparar películas superconductoras de alta temperatura y permite el crecimiento de películas de YBCO con alta temperatura crítica (Tc) y alta densidad de corriente crítica (Jc). Al optimizar las condiciones del proceso, como los parámetros del láser, la temperatura del sustrato y la atmósfera de oxígeno, se pueden preparar películas superconductoras de YBCO de alta calidad sobre sustratos monocristalinos (como SrTiO₃), y su densidad de corriente crítica puede alcanzar más de 10⁶ A/cm², cumpliendo con los requisitos de aplicación de los dispositivos superconductores.
Biomedicina
El recubrimiento por evaporación láser se utiliza para preparar películas delgadas inorgánicas con propiedades antibacterianas, como películas dopadas con plata (Ag), películas de óxido de zinc (ZnO), etc. Los iones de plata poseen propiedades antibacterianas de amplio espectro y un potente efecto inhibidor y eliminador sobre microorganismos como bacterias y hongos. Las películas de ZnO producen especies activas de oxígeno (como radicales hidroxilo) bajo la luz, que poseen excelentes propiedades antibacterianas. Estas películas antibacterianas se pueden aplicar a las superficies de equipos médicos (como instrumental quirúrgico, mobiliario de sala), materiales de envasado de alimentos, etc., inhibiendo eficazmente el crecimiento y la reproducción de microorganismos y reduciendo el riesgo de infecciones cruzadas y el deterioro de los alimentos.
Aeroespacial
Los álabes de turbina, las cámaras de combustión y otras piezas de los motores aeroespaciales funcionan en entornos de alta temperatura, fricción y abrasión con flujos de aire a alta velocidad, y requieren una excelente resistencia al desgaste y a la oxidación a altas temperaturas. El recubrimiento por evaporación láser permite preparar recubrimientos cerámicos (como óxido de circonio (ZrO₂), óxido de aluminio (Al₂O₃), nitruro de titanio (TiN), etc.), que se caracterizan por su alta dureza, resistencia a altas temperaturas, resistencia al desgaste y resistencia a la oxidación. Por ejemplo, el recubrimiento de barrera térmica ZrO₂-Y₂O₃ se aplica sobre la superficie de los álabes de turbina de aleación de alta temperatura a base de níquel para reducir su temperatura de funcionamiento, mejorar su resistencia al desgaste y su vida útil; el recubrimiento de TiN se puede utilizar en cojinetes de motor, engranajes y otros componentes para mejorar su resistencia al desgaste y a la fatiga.
Conclusión
Como tecnología avanzada de deposición física de vapor, el recubrimiento por evaporación láser ocupa un lugar destacado en la ingeniería de superficies de materiales gracias a sus principios y características únicos. Desde el punto de vista técnico, permite la rápida evaporación de materiales y la deposición precisa de películas delgadas mediante la interacción entre el láser de alta energía y el material objetivo. En cuanto a su aplicación, el recubrimiento por evaporación láser presenta una gran compatibilidad con los materiales. Ya sean metales o compuestos (óxido, nitruro, fluoruro, etc.), esta tecnología permite preparar películas delgadas que satisfacen necesidades específicas, ofreciendo una amplia gama de materiales para aplicaciones en diversos campos.