Producción y caracterización de películas en bicapas de BC/BC2N crecidas por la técnica de ablación láser

Abstract

El carburo de boro y nitro carburo de boro son considerados actualmente materiales muy importantes por sus diversas aplicaciones a nivel industrial, esto debido a la alta dureza que ellos presentan. Las películas de BC, BC2N y BC/BC2N fueron sintetizadas en un sistema de ablación láser PLD (Pulsed Laser deposition) usando un blanco de B4C de 99.99% de pureza y sustratos de silicio (111). La atmósfera de descarga para producir las películas fueron metano (CH4) para las películas de BC y una mezcla de metano con nitrógeno molecular (CH4 + N2) para las películas de BC2N. Se utilizó un blanco de B4C durante los depósitos se varió la temperatura del substrato para estudiar la influencia de ésta en las características estructurales, químicas, morfológicas y mecánicas de las películas. Las capas crecidas fueron caracterizadas in-situ por medio de: XPS (X-ray photoelectron spectroscopy), AES (Auger electron spectroscopy), (Electron energy loss spectroscopy) EELS. También se realizaron algunas caracterizaciones ex-situ mediante la utilización de técnicas como: TEM (Transmision electron microscopy), AFM (Atomic force microscopy), XRD (X-ray diffraction), and SIMS (secondary ion mass spectroscopy). Las técnicas de caracterización utilizadas en este trabajo permitieron la caracterización química, estructural y morfológica de las películas además de determinar propiedades mecánicas y ópticas de las mismas. / Abstract: Boron carbide and boron carbide nitride are considered, very important material used for industrial applications due to their high hardness. BC, cubic BC2N and BC/BC2N films were synthesized in a laser ablation system PLD (Pulsed Laser deposition) using a target of B4C with 99.99% purity and silicon substrates (111). The atmosphere of discharge for produce the thin film were (CH4) for BC and (CH4 + N2) mixture for BC2N films. During the grown process, the substrate temperature was varied in order to identify the influence of this parameter in the structure, composition and morphology of the coating. The in-situ techniques of characterizations were: XPS (X-ray photoelectron spectroscopy), AES (Auger electron spectroscopy), (Electron energy loss spectroscopy) EELS. And the ex-situ techniques of characterization were: TEM (Transmission electron microscopy), AFM (Atomic force microscopy), XRD (X-ray diffraction), and SIMS (secondary ion mass spectroscopy). All of these techniques allowed determining properties such as chemical composition, structure, stoichiometry, thickness and grain size in the films.