La pulverizaci贸n cat贸dica (magnetron sputtering-MS) es una metodolog铆a de deposici贸n f铆sica desde fase vapor (PVD) muy usada para la fabricaci贸n de pel铆culas delgadas y recubrimientos. En la t茅cnica MS se emplean com煤nmente mezclas de Ar 贸 Ar/N2-O2 (MS reactivo) como gas de proceso que se ionizar谩 en una descarga para crear el plasma adecuado y pulverizar el material del blanco. El grupo NanoMatMicro ha sido pionero en la introducci贸n de plasmas de helio en la tecnolog铆a de pulverizaci贸n cat贸dica. Aunque la tasa de deposici贸n puede bajar, demostramos la formaci贸n en condiciones controladas de nanoporosidad y/o gas atrapado (nanoburbujas de He y N2) en las pel铆culas producidas. En particular las l谩minas s贸lidas que contienen nanoporos llenos de gas tienen caracter铆sticas 煤nicas: permiten atrapar una gran cantidad de gas en un estado condensado con alta estabilidad y proporcionan una ruta para modificar las propiedades del material preparado. La t茅cnica MS es f谩cil de escalar y mucho m谩s barata que las tecnolog铆as alternativas basadas en la implantaci贸n de iones de alta energ铆a. Sobre esta base, proponemos seguir desarrollando una metodolog铆a bottom-up innovadora y vers谩til para fabricar pel铆culas delgadas (Si, C, otros metaloides y metales) que promueva la porosidad abierta o, por el contrario, permita estabilizar las 芦nanoburbujas禄 atrapadas del gas de proceso (He , Ne, N2, H2 y sus is贸topos).
La metodolog铆a se investigar谩 principalmente para fabricar blancos s贸lidos y est谩ndares del gas atrapado para estudios de reacciones nucleares. Nuestro trabajo permitir谩 que los gases ligeros y sus is贸topos est茅n disponibles en un estado condensado y en un formato f谩cil de manejar sin necesidad de celdas de alta presi贸n o dispositivos criog茅nicos. Junto con una red de investigadores colaboradores de las 谩reas de F铆sica Nuclear y Astrof铆sica, nuestro objetivo es llevar esta aplicaci贸n desde la prueba de concepto hasta los experimentos finales en grandes instalaciones. Tambi茅n cabe mencionar que el control del proceso desde estructuras con gas atrapado a nanoporosas permitir谩 estudiar aplicaciones adicionales en el proyecto como dispositivos 贸pticos, emisores de luz UV o recubrimientos catal铆ticos. El proyecto incluye el dise帽o y control de proceso en nuestras c谩maras de MS para trabajar con los diferentes gases ligeros aqu铆 propuestos. Se seguir谩n implementando metodolog铆as de bajo consumo para is贸topos escasos (por ejemplo, 3He). El objetivo final es implementar una configuraci贸n mejorada de MS y desarrollar la metodolog铆a bottom-up propuesta en t茅rminos de combinaciones de matriz y gas, mezclas de gases, variedad de soportes y dise帽os autosoportados o multicapa que permitan las aplicaciones innovadoras.
Una tarea importante es tambi茅n determinar el mecanismo de crecimiento de las l谩minas. La caracterizaci贸n del plasma durante el proceso de deposici贸n y el uso de la herramienta de simulaci贸n SRIM pueden contribuir en gran medida a una mejor comprensi贸n y control de los procesos de crecimiento. Para comprender la microestructura, composici贸n y propiedades f铆sico-qu铆micas de los nuevos materiales, se llevar谩 a cabo una caracterizaci贸n qu铆mica y microestructural en la nanoescala con una variedad de t茅cnicas. Destacan las microscop铆as electr贸nicas (TEM y SEM) que incluyen la espectroscopia de p茅rdida de energ铆a de electrones y las t茅cnicas de an谩lisis por haz de iones para la determinaci贸n de la composici贸n elemental en profundidad.
