Estudio de películas delgadas de nitruro de aluminio depositadas por ALD

Abstract

En este trabajo se presenta la aplicación de un recubrimiento basado en películas delgadas y ultra delgadas de AlN sobre sustratos de aluminio pulido para aplicaciones en espejos de sistemas de concentración solar que también se conoce como tecnologías termosolares de concentración (CST por sus siglas en inglés). Esto debido a la necesidad creciente de implementar materiales avanzados basados en tecnología de superficies para el aprovechamiento de la energía solar. El recubrimiento se realizó mediante la técnica de MPALD utilizando TMA como precursor y radicales de nitrógeno generados en un plasma de alta densidad como reactante. Se realizaron depósitos de 1000, 500 y 100 ciclos ALD de TMA y radicales de N alternados por una purga de Ar. Se caracterizó la morfología y topografía de los sustratos de aluminio mediante imágenes de sección transversal obtenidas por SEM en las cuales se observó una morfología con rugosidades e imperfecciones. Esta característica influyó en la respuesta óptica de las películas depositadas por MPALD. Se analizó la composición química de los sustratos sin recubrir y con recubrimiento de AlN por XPS donde se observan los picos de los elementos principales presentes N 1s, Al 2s y Al 2p. Además, se observa la presencia de O 1s, la cual, es producto de la interacción de precursor metal-orgánico TMA con el óxido nativo de los sustratos de Al metálico y el oxígeno residual en la cámara de crecimiento debido a un vacío parcial. Se estudió la respuesta óptica en el rango UV-Vis de reflectancia difusa de los sustratos recubiertos donde se observa una reducción considerable en el porcentaje de reflectancia en la región UV (250-400 nm) pasando de una reflectancia >70% para los sustratos sin recubrir a una reflectancia <60% en los sustratos recubiertos con las películas delgadas de AlN. La reducción de la reflectancia en la región UV que presentan los recubrimientos de AlN demuestran que es una propiedad beneficiosa para aplicaciones donde sólo sea necesario reflejar luz en el rango del visible, como en el caso de los sistemas de concentración fotovoltaica CPV, donde la superficie absorbedora consiste en una celda fotovoltaica y la radiación UV afecta la eficiencia del dispositivo.