Características del sistema Recubrimiento/Substrato. Aplicaciones de los recubrimientos y láminas delgadas. Visión general de las técnicas de preparación. Aspectos 'críticos' en el desarrollo de las aplicaciones de las capas delgadas. Criterios de selección de las técnicas de deposición. Desarrollo del programa del curso. Resumen y conclusiones.

Conceptos básicos de vacío: Terminología y unidades de vacío, Flujo y conducción de gases, Evacuación y proceso de bombeo, Requerimientos de vacío en los equipos de deposición de capas delgadas, Esquema de equipos básicos de vacío. Equipos para la obtención de vacíos bajos y medios: Bombas rotatorias, Bombas 'Roots'. Sistemas de obtención de alto vacío: Bombas de difusión, Bombas turbomoleculares, Bombas criogénicas. Sistemas para ultra-alto vacío: Bombas de sorción, Bombas de sublimación, Bombas iónicas. Equipos medida y control de la presión: Manómetros de membrana, Manómetros térmicos, Manómetros de ionización, Medidores de flujo másico de gases. Resumen y conclusiones.

Conceptos generales de plasmas: Descargas eléctricas entre dos electrodos a presión reducida. Regiones dentro de las descargas luminosas entre dos electrodos. Ley de Paschen. Características generales de los plasmas usados en las técnicas de deposición de capas. Comparación entre los diferentes tipos de plasma. Procesos de colisiones en plasmas: Colisiones elásticas. Colisiones inelásticas. Procesos del plasma en corriente alterna: Comportamiento de la descarga a frecuencias altas: análisis del circuito. Circuito de autopolarización del electrodo. Aplicación del circuito de autopolarización en los procesos de deposición de capas delgadas. Resumen y conclusiones.

Fundamentos físicos de la evaporación térmica: Conceptos básicos teoría cinética de gases, Ecuación Hertz-Knundsen, Efecto de la direccionalidad. Fuentes de evaporación: Filamento y hoja metálica, Crisoles, Fuentes de sublimación, Células de efusión (Knudsen), Cañón de electrones. Evaporación de aleaciones, mezclas y compuestos. Evaporación reactiva y activada (ARE). Otros métodos de evaporación: Evaporación por arco catódico. Evaporación por láser (Ablación láser). Medida y control "in situ" del espesor. Resumen y conclusiones.

Introducción. Fundamentos de la técnica. Equipo experimental: técnicas auxiliares (QMS), técnicas de caracterización in-situ (RHEED, RDS, ...). Necesidad de un laboratorio. Aplicaciones: Generalidades. Crecimiento MBE de semiconductores III-V: curiosidades. Modificaciones (MOMBE, CBE, ...).

Introducción. Mecanismos básicos de 'sputtering'. Eficiencia de 'sputtering'. 'Sputtering' de aleaciones y compuestos. Técnicas de 'sputtering' en corriente continua (DC): Diodo planar, Descargas con tres electrodos, 'Sputtering' magnetrón (diferentes configuraciones), Magnetrón no-balanceado. 'Sputtering' en corriente alterna (RF). 'Sputtering' reactivo. Resumen y conclusiones.

Introducción: Procesado de materiales mediante bombardeo con iones. Aplicación en la preparación de capas y en el tratamiento de superficies. Procesos de interacción de partículas energéticas con superficies. Fuentes para producir haces de iones: fundamentos básicos, tipos de fuentes. Distinción entre haces de iones y plasmas: deposición mediante haces de iones dirigidos, evaporación + bombardeo de iones. Técnicas físicas de deposición con bombardeo de iones. Ejemplos de aplicación de las fuentes de iones en la preparación de capas: limpieza de substratos con haces de iones, bombardeo durante la deposición. Resumen y conclusiones.

Aspectos generales. Aspectos básicos de las reacciones de CVD: Fundamentos de la técnica de CVD. Cinética de las reacciones de CVD. Clasificación de las técnicas de CVD. Técnicas de CVD activado térmicamente (APCVD y LPCVD). Técnicas de CVD asistido por plasma (PACVD). Técnicas CVD asistido por láser (LCVD). Equipos de CVD para la producción. Requerimientos básicos de un equipo de CVD. Reactores de CVD asistidos por plasma. Ejemplo de deposición de mediante la técnica de CVD: capas de SiO₂. Resumen y conclusiones.

Aspectos generales de la activación de especies gaseosas mediante técnicas de plasma (o láser). Características de las descargas eléctricas en corriente alterna (ca). Etapas principales en el proceso de deposición en las técnicas de CVD asistidas por plasma. Equipos de CVD asistidos por plasma. Reactores de CVD asistidas por plasma de corriente alterna. Técnicas de deposición asistidas por láser (foto- o láser-CVD, LCVD). Resumen y conclusiones.

Introducción: El proceso Sol-Gel: principios básicos. Sistema híbrido: matriz inorgánica-molécula orgánica (en 'bulk' y película delgada). 'Doping': Preparación y optimización. Ejemplos de vidrios sol-gel con aplicaciones ópticas y electroópticas: a) Vidrios Láser. Absorción y fluorescencia de Láseres de colorante ('Dye Laser'). Estabilidad fotoquímica. Importancia del método de preparación en la optimización. b) Vidrios fotocrómicos: Fotocromismo. Moléculas fotocrómicas etiquetas ('probes') para el estudio del proceso Sol-Gel. Importancia del método de preparación en la optimización. c) Cristales líquidos dispersos en lámina delgada de vidrio ('Glass Dispersed Liquid Crystals', GDLC): El estado cristal líquido. Preparación de películas de GDLC. Caracterización: conmutación y respuesta óptica y dinámica de GDLC's. Pantallas GDLC de color por reflexión. Importancia del método de preparación en la optimización.

Métodos químicos y electroquímicos de deposición de películas delgadas: a) Sistemas no-polarizados. b) Sistemas polarizados. Métodos de oxidación para la formación de películas dieléctricas: Oxidación térmica, Oxidación plasma de R.F., Oxidación anódica. Modelos teóricos. Aplicaciones.

Cinética de crecimiento de capas delgadas: Transporte a través de la capa límite. Absorción/desorción sobre la superficie del substrato. Difusión superficial. Reacción química sobre el substrato. Desorción y transferencia de masa de los subproductos. Nucleación y primeros estadios del crecimiento de la película. Morfología de las capas (crecimiento por islas): Influencia de las variables de deposición. Resumen y conclusiones.

a) Espectroscopía de electrones Auger (AES): Transiciones Auger, Técnica experimental, Análisis cuantitativo, Análisis en profundidad, perfiles Auger. b) Espectroscopía de fotoelectrones de rayos X: Consideraciones experimentales, Energía cinética de fotoelectrones, Espectro de energías, Energía de enlace y efectos de estado final, Desplazamientos de energía, desplazamiento químicos. Análisis cuantitativo. c) Espectroscopía de retrodispersión de Rutherford: Colisiones elásticas de partículas, Sección eficaz de dispersión y parámetros de impacto, Desviación de la dispersión de Rutherford a alta y baja energía. Correlación entre las medidas experimentales de AES, XPS y RBS, obtenidas sobre láminas delgadas de TiN depositadas por sputtering.

La radiación sincrotrón. Instalaciones y equipamiento: aceleradores de partículas y óptica de rayos X. Interacción inelástica fotón-materia: absorción y emisión. Técnicas asociadas a la absorción de rayos X: EXAFS, SEXAFS, XANES, PES, ARPES, SXF, etc. Interacción elástica fotón-materia: difracción. Técnicas de difracción con haces intensos: difracción de superficies, bajo ángulo, magnética, etc. Aplicaciones al estudio de láminas delgadas.

Introducción a la microscopía. Microscopía óptica: Conceptos y principios. Microscopía electrónica: Producción de un haz de electrones, Interacción de los electrones con la materia. Resolución y contraste. Aplicaciones. Ventajas e Inconvenientes. Microscopios de barrido "tipo sonda": Introducción. Microscopio de Efecto Túnel (STM): Principio de funcionamiento, Modos de operación, Espectroscopía y Aplicaciones. Microscopio de Fuerzas Atómicas (AFM): Principio de funcionamiento. Comparación entre los distintos microscopios.

Introducción y conceptos generales de las técnicas IBA. Fundamentos de la interacción de iones energéticos con superficies y láminas delgadas. Colisión elástica binaria. Espectrometría de retrodispersión Rutherford (RBS) y retroceso elástico de iones (ERDA). Otras técnicas de análisis (canalización, NRA, PIXE). Instrumentación básica y avanzada para el uso de las técnicas IBA.

Introducción. Propiedades mecánicas de los materiales: Propiedades básicas, Propiedades relacionadas. Otras propiedades mecánicas, asociadas a recubrimientos y capas delgadas: Fricción o rozamiento, Desgaste, Tensiones residuales, Adherencia. Medida de las propiedades mecánicas de recubrimientos: Dureza y módulo elástico, Coeficiente de desgaste, Adhesión y rayado, Tensiones residuales. Recubrimientos funcionales, Materiales utilizados como recubrimientos en aplicaciones mecánicas, Propiedades, Técnicas de preparación de recubrimientos mecánicos a partir de la deposición en fase vapor. Aplicaciones mecánicas (tribología): Recubrimientos blandos, Recubrimientos duros. Aplicaciones tecnológicas: herramientas de corte. Resumen y conclusiones.

Introducción: Principios básicos de la corrosión. Materiales utilizados en revestimientos protectores. Técnicas de preparación de recubrimientos metálicos y de modificación superficial: a) Implantación iónica: Características generales y Equipos; b) Láser: Aleación y Plaqueado ('Laser Cladding'), Propiedades de los recubrimientos por láser.

Propiedades ópticas de medios confinados e introducción a la óptica integrada. Medios ópticos no lineales. Sistemas para la generación, modulación y conmutación ópticas. Sistemas para el almacenamiento óptico digital: memorias ópticas por cambio de fase y memorias holográficas.

Introducción: papel de las capas delgadas en los circuitos integrados monolíticos. Tecnología planar: fotolitografía. Preparación del substrato. Crecimiento y deposición de capas aislantes. Deposición de capas conductoras. Resumen y conclusiones.

Introducción: magnetismo de momentos localizados y de momentos itinerantes, anisotropía, histéresis y relajación de la imanación. Películas magnéticas metálicas: obtención, propiedades intrínsecas y propiedades histeréticas. Películas magnéticas no metálicas: obtención, propiedades intrínsecas y propiedades histeréticas. Aplicaciones de las películas magnéticas: registro magnético de información. El futuro de las películas magnéticas: magneto-electrónica.