Desenvolvimento da técnica de deposição de filmes finos por plasma com uso de gaiola catódica e caracterização de filmes finos de nitreto de titânio

Abstract

RESUMO: Filmes finos de nitreto de titânio foram depositados sobre vidro e substrato de silício com orientação cristalográfica (100), por meio da técnica de deposição de filmes finos por plasma com uso de gaiola catódica, a fim de desenvolver e mostrar o potencial dessa técnica que é relativamente nova. Além disso, objetivou-se conhecer as propriedades estruturais, ópticas, elétricas e eletroquímicas desses filmes depositados. Os processos de deposição ocorreram em condições variadas de temperatura, fluxo de gás e configuração da gaiola em termos de furos nas laterais, mas com tempo de deposição e pressão de trabalho fixos em 2 h e 1,9 torr, respectivamente. As análises de espectroscopia por dispersão de energia (EDS) mostraram que os filmes são compostos por nitrogênio e titânio, além de outros elementos e, a partir da microscopia de força atômica (AFM) e da microscopia confocal foi possível observar algumas características microestruturais dos filmes, além da medição de suas espessuras. As propriedades ópticas mostraram que os filmes depositados em maior atmosfera de N₂ tiveram maior transmitância e, em termos de coloração, esses filmes obtiveram aspecto dourado, cinza e marrom, dependendo das condições de deposição, o que, segundo a literatura, é característico desses filmes. Em relação às propriedades elétricas, os filmes mostraram elevada resistência, com valores que variaram em 7 ordens de grandeza e em termos de propriedades eletroquímicas, os filmes mostraram-se capacitivos e resistivos nas condições analisadas.

ABSTRACT: Thin films of titanium nitride were deposited on glass and substrate silicon with the crystallographic orientation (100), using the Cathodic Discharge Cage Plasma Deposition technique to develop and demonstrate the potential of this technique which is relatively new. Moreover, it aimed to evaluate the anodic, electrical, optical and structural properties of these deposited films. The deposition processes were made under varying conditions of temperature, gas flow and configuration of the cage in terms of holes in the sides, but the deposition time and working pressure were fixed at 2h and 1.9 Torr, respectively. The analysis of energy dispersive spectroscopy (EDS) showed that the films are composed of nitrogen and titanium, and other elements. As well, by the atomic force microscopy (AFM) and confocal microscopy were possible observe some microstructural characteristics of the films, in addition to measuring their thicknesses. The optical properties exhibit that the films placed in high concentrations of N₂ had more transmittance and their color obtained brown, gray and golden appearance, depending on the deposition conditions. According to literature, it is characteristic of these films. Regarding the electrical properties, the films showed off high resistance, with values ranging in magnitude 7. In terms of anodic properties, the films under the conditions analyzed proved to be capacitive and resistive.