Síntesis y caracterización de sistemas en monocapas y bicapas Tin/Tic utilizando plasmas producidos por arco pulsado

Abstract

Películas de TiN, TiC y bicapas de TiN/TiC fueron crecidas sobre sustratos de acero inoxidable 304 por la técnica PAPVD por arco catódico pulsado variando la temperatura del sustrato en un rango entre 50 ºC y 250 ºC. Para las variaciones de temperatura se diseño un sistema de calentamiento en el interior del ánodo donde las muestras son colocadas. Un blanco de titanio (6N) fue utilizado como cátodo (material de aporte). Se encontró que el incremento en la temperatura del sustrato para las monocapas de TiC favorece el crecimiento del tamaño de cristalito hasta un valor de 62 nm. El coeficiente de textura cristalográfico para el plano (111) no mostró un incremento considerable con respecto al patrón policristalino en polvo de TiC. En cambio para las monocapas de TiN se encontró que el coeficiente de textura para el plano (111) no presenta una tendencia encontrando una competencia con el plano (200). Además, el tamaño de cristalito tiende a incrementar exponencialmente como función de la temperatura. Con respecto a la microdeformación se encontró que es menor para las películas de TiN en un orden de magnitud con respecto a la microdeformación de TiC. Mediante XPS se identificaron para las películas de TiC los enlaces Ti-C, Ti-O y un enlace C-C sobre toda la película. Para TiN enlaces Ti-N y Ti-O fueron encontrados. Para las bicapas se utilizaron métodos deconvolutivos basados en el refinamiento Rietveld. Se encontró que el tamaño de cristalito es posiblemente interrumpido por fases de carbón a temperaturas de 200 ºC y 250 ºC. La deformación térmica y de coherencia de la película de TiC en la bicapa es reducida en comparación a la deformación de la película de TiC en monocapa que en alguna medida es reflejado por la aproximación en la posición 2 theta con respecto al patrón polvo de TiC. Con XPS se realizó un perfil de profundidad para verificar la existencia de una bicapa. Los enlaces Ti-C y C-C para TiC y los enlaces Ti-N y Ti-O para TiN fueron encontrados. (Texto tomado de la fuente)

TiN, TiC films and TiN/TiC bilayers were grown on 304 stainless steel substrates by PAPVD cathodic pulsed arc varying the substrate temperature in a range between 50 ºC and 250 ºC. In order to vary the substrate temperature a heating system inside of the anode where the samples are placed was design. A titanium target (6N) was used as cathode. The increase in the substrate temperature for single layers of TiC also increased the crystallite size until 62 nm. The crystallographic texture coefficient for the plane (111) do not showed a considerable increase with respect to the polycrystalline powder pattern of TiC. On the other hand, the crystallographic texture coefficient for the plane (111) showed for the single layers of TiN that there is a competition with the plane (200) finding that the crystallographic texture coefficient does not show a tendency with the temperature. Besides, the crystallite size for single layers of TiN increases exponentially as function of temperature. The microstrain for the single layers of TiN is lower than microstrain of single layers of TiC. With XPS the binding energies for Ti-C, Ti-O and a bond C-C were identified. The same way for TiN layers the bonds Ti-N and Ti-O were identified. Using the Rietveld method in XRD the peaks of bilayers were refine with deconvolutive methods. It found that the crystallite size could be interrupted by carbon phases among crystallites at 200 ºC and 250 ºC. Thermal and coherency strains of TiC layer in the bilayer are lower than the strains in the single layer of TiC. The 2 theta position of TiC in bilayers is near the 2 theta position of the powder pattern of TiC than the 2 theta positions in single layers. Besides in bilayers a profiler depth was made for showing that it is a bilayer. Binding energies for Ti-C, C-C in TiC and the binding energies Ti-N and Ti-O for TiN were found.