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Recubrimiento por centrifugación para deposición de película delgada

1958
Técnico de laboratorio realizando un recubrimiento por centrifugación para la deposición de una película delgada en una sala limpia.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

Girar revestimiento is a procedure for depositing uniform thin films onto flat substrates. An excess of a coating solution is placed on the substrate, which is then rotated at high speed. Centrifugal force spreads the solution, and solvent evaporation or curing solidifies the película, with the final thickness determined by viscosidad, concentración y velocidad de giro.

The spin coating process is divided into four main stages: deposition, spin-up, spin-off, and evaporation. In the deposition stage, an excess of the coating fluid is dispensed onto the substrate’s surface. During the spin-up stage, the substrate is rapidly accelerated to its final, desired rotation speed, causing the fluid to flow radially outward due to centrifugal force. The spin-off stage follows, where the excess fluid is ejected from the substrate’s edge, and the film thins. The final stage is evaporation, where the solvent evaporates from the film, leaving behind the solid coating. The thickness of the resulting film is highly dependent on several parameters. The key relationship was modeled by Emslie, Bonner, and Peck, showing that the final film thickness [latex]h_f[/latex] is proportional to the inverse square root of the angular velocity [latex]\omega[/latex], the initial solution concentration, and the solvent evaporation rate, and is also a function of the fluid viscosity [latex]\nu[/latex]. The formula is often simplified as [latex]h_f \propto \omega^{-1/2}[/latex]. This technique is favored for its simplicity, speed, and ability to produce highly uniform films with thicknesses ranging from a few nanometers to several micrometers on a laboratory scale. However, it is inherently a batch process and can be wasteful, as a significant portion of the initial solution is flung off the substrate.

UNESCO Nomenclature: 3322
- Tecnología de materiales

Tipo

Proceso físico

Ruptura

Incremental

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • descubrimiento de la fuerza centrífuga por Christiaan Huygens
  • desarrollo del motor eléctrico
  • síntesis de polímeros solubles y fotorresistencias
  • Comprensión de la dinámica de fluidos y los principios de evaporación de disolventes.

Aplicaciones

  • fabricación de dispositivos microelectrónicos y semiconductores
  • Fabricación de recubrimientos ópticos como capas antirreflectantes
  • Creación de diodos orgánicos emisores de luz (OLED)
  • producción de discos compactos (CD) y discos versátiles digitales (DVD)
  • Investigación y desarrollo de nuevos materiales y sensores

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

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Relacionado con: recubrimiento por centrifugación, película delgada, deposición, sustrato, fuerza centrífuga, semiconductor, fotolitografía, solución polimérica, recubrimiento uniforme, ciencia de los materiales.

Contexto histórico

Recubrimiento por centrifugación para deposición de película delgada

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(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

Invención, innovación y principios técnicos relacionados.

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