Diseño y construcción de un sistema para la supervisión in-situ del crecimiento de una película delgada ZnO fabricada por rociado pirolítico

Abstract

Se implemento un sistema que supervisa in-situ el espesor y calcula el perfil de una película delgada fabricada por la técnica de rociado pirolítico. El sistema se basa en la medición de la reflexión de un haz láser que proviene del sistema película-sustrato; el patrón de interferencia se utilizó para calcular el espesor de la película delgada. El perfil de la película se determinó a partir de los patrones de reflexión para puntos separados 0.5cm ubicados en línea recta sobre el sustrato. Se estudió el crecimiento de una película delgada de ZnO fabricada por rociado pirolítico usando este método. Se encontró que las medidas de espesor in-situ tienen buena relación con las medidas ex - situ usando perfilometría y microscopía electrónica de barrido (SEM). Las micrografías SEM muestran que la superficie de la película está formada por partículas de forma alargada, las cuales se hacen más redondas y grandes cuando la película se hace más gruesa. Éste hecho se relaciona con un incremento en la componente difusa del espectro de transmisión y reflexión para el rango visible de la película y con la tendencia del factor de rugosidad hallado in-situ.

In-situ thin film thickness monitoring and profilometering was implemented for a spray pyrolysis deposition technique, based on measuring the reflection of a laser beam from the film-substrate system; the interference pattern obtained during film deposition was used to calculate the film thickness. Recording in-situ reflection pattern for points separated 0.5 cm along the film allowed obtaining the film profile. The growth of pyrolitic ZnO film onto glass was studied by this method. It was found that the in-situ measured thickness is in good agreement with that measured by ex-situ profilometering or scanning electron microscopy (SEM). SEM micrographs of the films showed that the surface is formed by elongated shaped particles; which become rounded and larger in size as the film becomes thicker. This fact was correlated with an increment of the diffuse component of the optical spectral reflectance and transmittance and with the trend of the surface roughness factor, obtained in-situ.