El recubrimiento por centrifugación es un procedimiento que se utiliza para depositar películas delgadas y uniformes sobre sustratos planos . Por lo general, se aplica una pequeña cantidad de material de recubrimiento en forma líquida en el centro del sustrato, que gira a baja velocidad o no gira en absoluto. Luego, el sustrato se hace girar a velocidades de hasta 10 000 rpm para esparcir el material de recubrimiento mediante la fuerza centrífuga . Una máquina que se utiliza para el recubrimiento por centrifugación se llama recubridora por centrifugación o simplemente centrifugadora . [1]
La rotación continúa mientras el fluido gira sobre los bordes del sustrato, hasta que se logra el espesor deseado de la película. El solvente aplicado es generalmente volátil y se evapora simultáneamente . Cuanto mayor sea la velocidad angular de hilado, más delgada será la película. El espesor de la película también depende de la viscosidad y concentración de la solución, y del solvente. [2] Emslie et al. [3] realizaron un análisis teórico pionero del recubrimiento por centrifugación y muchos autores posteriores lo ampliaron (incluidos Wilson et al. [4], quienes estudiaron la velocidad de propagación en el recubrimiento por centrifugación; y Danglad-Flores et al. [5], quienes encontraron una descripción universal para predecir el espesor de la película depositada).
El recubrimiento por centrifugación se utiliza ampliamente en la microfabricación de capas de óxido funcional sobre sustratos de vidrio o monocristal utilizando precursores sol-gel , donde se puede utilizar para crear películas delgadas uniformes con espesores a escala nanométrica. [6] Se utiliza intensivamente en fotolitografía , para depositar capas de fotorresistencia de aproximadamente 1 micrómetro de espesor. La fotorresistencia se centrifuga típicamente a 20 a 80 revoluciones por segundo durante 30 a 60 segundos. También se utiliza ampliamente para la fabricación de estructuras fotónicas planas hechas de polímeros.
Una ventaja de las películas delgadas recubiertas por centrifugación es la uniformidad del espesor de la película. Debido a la autonivelación, los espesores no varían más del 1%. El espesor de las películas producidas de esta manera también puede afectar las propiedades ópticas de dichos materiales. Esto es importante para las pruebas electroquímicas, específicamente cuando se registran lecturas de absorbancia de la espectroscopia ultravioleta-visible, ya que las películas más gruesas tienen una transmitancia óptica más baja y, por lo general, no permiten que la luz brille a través de ellas en comparación con las películas más delgadas que permiten que la luz pase antes de que la densidad óptica de la película se vuelva demasiado baja. Además, las películas con una calidad de absorbancia más baja no son candidatos ideales para procesos como la voltametría cíclica porque la baja absorbancia dificulta el ajuste electroquímico de los cationes cuando se encuentran en una celda electroquímica. Las películas más delgadas en este sentido tienen propiedades ópticas más deseables que se pueden ajustar para tecnologías de almacenamiento de energía debido a sus propiedades influenciadas por el recubrimiento por centrifugación. [7] Sin embargo, el recubrimiento por centrifugación de películas más gruesas de polímeros y fotorresistentes puede dar como resultado perlas de borde relativamente grandes cuya planarización tiene límites físicos. [8]