Deposição e caracterizações física e morfológica de filmes de nitreto de titânio depositados por descarga a plasma em dupla gaiola catódica

Abstract

RESUMO: Filmes de nitreto de titânio foram depositados sobre substrato de vidro utilizando a técnica de deposição por descarga a plasma em 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 da pressão parcial dos gases (hidrogênio e nitrogênio) sobre a taxa de deposição, morfologia e propriedades físicas dos filmes formados. Os filmes foram crescidos em uma atmosfera gasosa de H₂ e N₂, com um fluxo total de 280 sccm, a uma temperatura de 460ºC no interior da gaiola, durante duas horas de tratamento e com uma pressão de trabalho de 1 Torr. Assim, realizou-se uma série de deposições com diferentes proporções de H₂ e N₂ na mistura gasosa, com o fluxo total fixo. A caracterização por difração de raios X evidenciou uma natureza aparentemente amorfa dos filmes formados. No entanto, para duas amostras depositadas na atmosfera gasosa H₂/N₂=10/90 (% vol.) foi possível identificar um pico relativo à fase Ti₂N, sugerindo, assim, que esta proporção gasosa pode contribuir para a formação de filmes texturizados. Constatou-se também que a proporção gasosa atua significativamente no teor de Ti da composição dos filmes, favorecendo a uma maior densidade de portadores de carga, e consequentemente, a uma diminuição da resistividade. Além disso, observou- se que aumento do fluxo de N₂ implica em uma maior transmitância dos filmes, o que pode estar associado ao aumento do teor de nitrogênio na composição das amostras.

ABSTRACT: Titanium nitride films were deposited on glass substrate using the plasma cathodic cage discharge. In order to improve this method we investigate the conditions which can enhance the physical properties of the coatings formed. Therefore, we analyzed the influence of the partial pressure of gases (hydrogen and nitrogen) on the deposition rate, morphology and physical properties of formed films. Films were grown in a gas atmosphere of H₂ and N₂ with a total flow of 280 sccm, 460 ºC to a temperature within the cage, for two hours treatment and a total pressure of 1 Torr. Thus, we carried out a series of depositions with different proportions of H₂ and N₂ in the gaseous mixture with a fixed total flow. The characterization of X ray diffraction showed an apparently amorphous nature of the films formed, however, for two samples deposited in the gas atmosphere H₂/N₂ = 10/90 (vol.%) was possible to identify a peak of relative phase Ti₂N, suggesting that this gas ratio can contribute to the formation of textured films. It was found that the proportion of gas acts significantly Ti content in the composition of the films, thus favoring, for a higher density of charge carriers and consequently, to a decrease in resistivity. It was also observed that increasing N₂ flow implies a higher transmittance of the films, which may be associated with increased nitrogen content in the film composition.