Producción y caracterización de recubrimientos en multicapas de TiN/DLC en películas delgadas

Abstract

El objeto de este trabajo es la producción de recubrimientos duros de TiN/DLC en forma de multicapas con películas delgadas de nitruro de titanio (TiN) y carbono amorfo (DLC) depositados sobre sustrato de silicio orientado (100), usando la técnica PAPVD, por arco pulsado. Los objetivos se centran en el estudio de las propiedades estructurales que muestran estos materiales al estar depositados en películas delgadas alternas, usando para la primera capa un blanco de titanio en una atmósfera de nitrógeno y para la segunda capa un blanco de Carbón (HOPG) en una atmósfera controlada de hidrógeno – Argón. Las monocapas de TiN se analizaron estructuralmente a través de técnicas de Difracción de Rayos X (XRD), Espectroscopia Fotoelectrónica de Rayos X (XPS) y morfológicamente con Microscopía de Barrido por Sonda (SPM) y Microscopía Electrónica de Barrido (SEM), también se les realizo análisis químico elemental por medio de Espectroscopia de Energía Dispersiva (EDS). Por otro lado, las monocapas de DLC se analizaron por la técnica de Espectroscopia Infrarroja por Transformada de Fourier (FTIR) para identificar las bandas de absorción características y determinar las concentraciones de enlaces sp2 y sp3 , con XPS se obtuvo la energía de enlace característico para el pico C1s y se calculo las concentraciones de enlaces sp2 y sp3 , además, se determinaron las propiedades morfológicas y se realizo un análisis cualitativo del coeficiente de fricción con SPM. Los resultados sugieren la presencia de las películas (TiN, DLC) y de las películas en disposición multicapa (TiN/DLC). Dada la alta concentración de enlaces sp3 en la película de DLC, este se acerca a las propiedades características del diamante, no obstante las dificultades para conseguir una buena adherencia ocasionadas por la rigidez de las mismas. La película de DLC en el análisis cualitativo del coeficiente de fricción presento un coeficiente mas bajo que la película de TiN. (Texto tomado de la fuente)

The aim of this work consists in the production and characterization of TiN/DLC hard coatings in multilayers with thin films of titanium nitride (TiN) and Amorphous carbon (DLC) deposited on silicon oriented substrates (100), by using the pulsed arc PAPVD technique. the main purpose of this work is to study the structural properties shown by this materials when they are grown as alternated thin films. In order to produce the first layer, a target of Ti in a nitrogen atmosphere is employed and for the second, a target of carbon (HOPG) in a controlled atmosphere of hydrogen argon was used. The monolayers of TiN were analyzed structurally by means of the X ray diffraction (XRD) techniques, X Photoelectron Spectroscopy (XPS) and morphologically with Scanning Probe Microscopy (SPM) and Scanning Probe Microscopy (SPM). Also Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) for chemical elemental analysis. On the other hand, the DLC monolayers were analyzed by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) in order to identify the absorption bands that characterize and determine the sp2 and sp3 bonding concentration. XPS the characteristic binding energy for the C1s peaks was obtained, and the concentration of sp2 and sp3 bonding was calculated. Moreover, the morphological properties were studied and it was realized qualitative analysis of friction coefficient by using SPM. The results suggest the presence of films in monolayers (TiN and DLC) and in multilayers (TiN/DLC). Due to the high concentration of sp3 in the film of DLC, the material produced is closer to diamond properties, although the difficulties for getting good adherence caused by the toughness of them. DLC film showed a lower friction coefficient than TiN.