Avaliação da influência do fluxo total de nitrogênio e hidrogênio sobre as propriedades físicas dos filmes finos de nitreto de titânio depositados por plasma com uso de gaiola catódica

Abstract

RESUMO: Filmes de nitreto de titânio foram crescidos sobre substrato de vidro utilizando a técnica de deposição por plasma com uso de gaiola catódica. Com o propósito de aprimorar esse método, buscou-se investigar as condições com as quais se pode potencializar as propriedades físicas dos revestimentos formados. Para tanto, analisou-se a influência do fluxo total de nitrogênio e hidrogênio sobre a taxa de deposição, morfologia e propriedades físicas dos filmes formados. Os filmes foram crescidos em uma atmosfera gasosa de N₂ e H₂, com um fluxo parcial fixo de 20% N₂ e 80% H₂, a uma temperatura de 240 ºC, durante três horas de tratamento e com uma pressão de trabalho de 0,97 Torr. Assim, realizou-se uma série de deposições com diferentes fluxos totais de N₂ e H₂. A caracterização por incidência rasante evidenciou uma natureza predominantemente amorfa dos filmes formados. Constatou-se também que quanto maior o fluxo aplicado, maior a densidade de defeitos, maior a rugosidade e maior é a concentração de portadores de carga nos filmes depositados, que favorecem a diminuição da resistividade dos mesmos. Além disso, observou-se que filmes mais rugosos implicam em uma menor transmitância do revestimento, o que pode estar associado aos efeitos de dispersão de luz no visível que são intensificados com o aumento da rugosidade da superfície dos filmes.

ABSTRACT: Titanium nitride films were grown on glass substrate using plasma cathodic cage discharge.In order to improve this method, we investigate the conditions under which the physical properties of the formed coatings can be enhanced. The influence of the total nitrogen and hydrogen flux on the rate of deposition, morphology and physical properties of the formed films was analyzed. The films were grown in a gaseous atmosphere of N₂ and H₂, with a fixed partial flow of 20% N₂ and 80% H₂, at a temperature of 240°C, for three hours of treatment and at a working pressure of 0.97 Torr . Thus, a series of depositions with different total flows of N₂ and H₂ in the gas mixture were carried out. The characterization by X - ray diffraction and by grazing incidence showed a predominantly amorphous nature of the films formed. It was also verified that the higher the flow applied, greater the density of defects and the greater the roughness of the deposited films. It was observed that the higher the applied flux, the higher the concentration of charge carriers, which favor the decrease of the resistivity of the films. In addition, it has been observed that rougher films imply a lower transmittance of the films, which may be associated with the visible light scattering effects that are intensified with increasing film surface roughness.