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Type: TESE
Title: Estudos comparativos dos efeitos da composição do gas de alimentação nas caracteristicas dos filmes DLC depositados por Magnetron Sputtering
Author: Libardi, Juliano
Advisor: Ravagnani, Sergio Persio, 1956-
Abstract: Resumo: Neste trabalho foram produzidos filmes finos de carbono tipo diamante (DLC) por meIo da técnica de deposição que utiliza o processo denominado de "DC Magnetron Sputtering" utilizando um alvo sólido e um gás hidrocarboneto como fonte de íons de carbono. O alvo sólido utilizado neste processo é um disco de carbono com 99,99% de pureza e a fonte gasosa é uma mistura de acetileno e argônio. Durante a deposição todos os parâmetros do processo, como: fluxo total de gases, potência aplicada, tempo de deposição e pressão de trabalho foram mantidos constantes, somente a pressão parcial da mistura gasosa foi variada. Os efeitos do conteúdo do gás acetileno (C2H2), no gás de processo, sobre as propriedades dos filmes foram estudados. A dureza, das amostras dos filmes obtidos, foi determinada pela técnica de nanoindentação e os resultados mostraram que existe um valor ótimo para o teor de gás hidrocarboneto na descarga elétrica para o qual o valor da dureza é maximizada. A técnica de espectroscopia Raman permitiu avaliar as mudanças induzi das na estrutura química dos filmes obtidos. Os resultados mostraram que para maiores pressões parciais de acetileno em relação às pressões de argônio, na câmara de deposição, ocorre um expressivo aumento no teor de hidrogênio incorporado aos filmes, indicando a ocorrência de um processo denominado de grafitização. A técnica de Goniometria, por meio da determinação do ângulo de contato, foi a técnica utilizada para o cálculo indireto da energia de superficie dos filmes CTD. As superficies dos filmes também foram analisadas pela técnica de Microscopia de Força Atômica por meio da obtenção de suas imagens topográficas e índices de rugosidade. Os resultados revelaram a obtenção de filmes com maiores valores de rugosidade para maiores conteúdos de gás hidrocarboneto presentes na descarga elétrica. A taxa de deposição do processo foi determinada indiretamente através da determinação da espessura dos filmes. O comportamento destas taxas revelou que é possível alterar o intervalo de tempo do processo necessário pela alteração da concentração do gás de processo na câmara de deposição, para se obter uma detenninada espessura de cobertura. Os parâmetros de deposição utilizados neste experimento haviam sido determinados em um trabalho anterior, realizado no mesmo reator, porém, utilizando-se o gás de metano no lugar do gás acetileno. A aplicação dos mesmos parâmetros de deposição e a aplicação das mesmas técnicas de caracterização possibilitou a realização de um estudo comparativo das características dos filmes DLC produzidos com estes dois gases. Os resultados obtidos utilizando o acetileno como precursor foram comparados com os resultados utilizando-se metano e verificou-se que os filmes apresentaram propriedades semelhantes. Pode-se observar que existe uma correlação entre a variação das pressões parciais dos gases de processo e as propriedades fisicas e químicas dos filmes

Abstract: In this work, diamond-like carbon (DLC) thin films were produced by a deposition technique named "DC magnetron sputtering" which uses a solid target and a hydrocarbon gas as source of carbon ions. The solid target used in this process is a 99;99% pure carbon disk and the gas source used is a mixture of acetylene and argon. During the deposition, alI process parameters, as: total gas flow, power supply, deposition time and work pressure were kept constant, except the partial pressure of the gas mixture was varied. The effects of the acetylene gas content in the total gas of the process, on the film properties were studied. The hardness of the films samples were detennined by the nanoindentation technique and the results showed an optimized quantity of hydrocarbon gas on the discharge which maximize the hardness. The Raman spectroscopy allowed to evaluate the induced changes on the chemical structures of the films, known as DLC (Diamond-Like Carbon). The results showed that higher acetylene partial pressure in relation to argon partial pressure, on the deposition chamber, leads to an expressive raise on the hydrogen leveI incorporated to the films which indicates a graphitization process of the film. The Goniometer technique, through the detennination ofthe contact angle, was used for the indirect calculus ofthe free energy surface ofthe DLC films. The film surfaces were . also analyzed by Atomic Force Microscope technique, which provided the topographic images and roughness. The results revealed films with higher roughness for higher acetylene contents on the electric discharge. The deposition rate of the process was detennined indirect by the films thickness. The behavior of these rates revealed that is possible to change the deposition process time required for the change of the acetylene concentration on the deposition chamber to obtain a specific thickness. The results obtained in this work showed a correlation between the variation of the partial pressure of the precursor gas mixture used in the process and the physical and chemical properties of the DLC films. The deposition parameters used in this experiment were determined in a previous work, done in the same reactor, however using methane gas. The use of the same depositions parameters and characterization techniques make possible a comparative study ofthe DLC film properties produced with these two gases
Subject: Filmes finos de diamantes
Acetileno
Metano
Language: Português
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2004
Appears in Collections:FEQ - Dissertação e Tese

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