Filmes finos de carbono amorfo hidrogenado depositados por plasma DC pulsado melhorado por confinamento eletrostático : teoria e prática

• Autor(a) principal: Dufrène, Solveig Maria Marleen
• Data de Publicação: 2013
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UCS
• Texto Completo: https://repositorio.ucs.br/handle/11338/725
• topic: Carbono; Filmes finos; Ciência dos materiais

Neste trabalho, filmes finos de carbono amorfo hidrogenado (a-C:H) foram depositados usando uma técnica simples, de baixo custo e eficiente de deposição em fase vapor assistida por plasma DC pulsado melhorada por confinamento eletrostático através de uma geometria de cátodo oco segmentado. Foram utilizados metano e acetileno como precursores gasosos. A microestrutura e a espessura dos filmes depositados foram estudados por Microscopia Eletrônico de Varredura (MEV). A composição química foi caracterizada por Espectroscopia de raios X por dispersão de energia (EDX, Energy Dispersive X-ray spectroscopy) e ERDA. A estrutura dos filmes foi investigada por Espectroscopia Raman. As propriedades mecânicas foram estudas por nanoindentação. Os filmes finos de carbono amorfo hidrogenado obtidos a 600V e 800V são homogêneos em termos de conteúdo de carbono e hidrogênio. Segundo a Espectroscopia Raman, a dureza do filme fino evolui de maneira linear com ambos a posição do pico G e a razão ID/IG e pode vir a estar associado à diminuição do tamanho de agregados grafíticos na matriz de a-C:H. Além disso, a dureza depende com as condições de trabalho como a tensão e a pressão total de trabalho. A amostra com maior dureza (14,38 GPa ± 1,44GPa) foi obtida em uma tensão de 800V e uma pressão de 15Pa. Não há mudança significativa da dureza quando a proporção de metano for variada. O uso de acetileno rendeu filmes finos com durezas menores àquelas obtidas com metano. Por fim, um modelo físico de espalhamento é proposto para avaliar a energia média de chegada dos íons carbonetos no filme fino de a-C:H como uma função dos parâmetros de processo como pressão e tensão. Esse modelo permite estabelecer uma relação entre a energia média dos íons carbonetos e a dureza dos filmes finos, e fornece uma ferramenta simples e eficaz para estimar a dureza final dos filmes finos de carbono amorfo hidrogenado, em particular os com propriedades de DLC, como uma função dos parâmetros de processo.