Carbon nitride films grown by cathodic vacuum arc for hemocompatibility applications

Abstract

Amorphous carbon nitride films have been obtained by pulsed cathodic arc at substrate temperatures of 20, 100, 150 and 200 °C. Film structure was investigated by Fourier Transformed infrared spectroscopy (FTIR) and Raman spectroscopy. Nitrile bands at approximately 2200 cm-1 were identified in all films. As the temperature increased a reduction in the concentration of sp3 bonds and a decrease in the structure disorder were observed. The relative intensity ratio of Raman D and G bands increased as the substrate temperature increased from 20 to 100°C. Nevertheless, at a critical temperature of 150°C, this trend was broken, and the film became amorphous. A peak at approximately 1610 cm-1 of films grown at 100°C, 150°C and 200 °C suggests that CNx is dominated by a relatively ordered graphite ring like glassy carbon. Moreover, the film grown at 150 °C presented the lowest roughness and the highest hardness and hemocompatibility.

Se obtuvieron películas delgadas de nitruro de carbono amorfo empleando la técnica de arco pulsado variando la temperatura del sustrato, tomando los siguientes valores: temperatura ambiente, 100, 150 y 200 °C. Los enlaces de las estructuras de nitruro de carbono se investigaron empleando la técnica de espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) y espectroscopía visible Raman. Se identificaron bandas de nitrilos en aproximadamente 2200 cm-1 en todas las películas. A medida que la temperatura aumentó se observaron cambios en las bandas G y D de los espectros Raman. Se observó una reducción en la concentración de los enlaces sp3 y en el desorden estructural; además, la relación entre las intensidades de las dos bandas D y G aumentó a medida que se incrementó la temperatura del sustrato; sin embargo, a una temperatura crítica de 150°C, esta tendencia desapareció y las películas llegan a ser amorfas. Se observó un pico Raman ubicado en aproximadamente 1610 cm-1 en las películas crecidas a 100°C, 150°C y 200 °C sugiere que las especies CNx son dominadas por anillos de grafito ordenados de carbono tipo vidrio; además, las películas crecidas a 150 °C presentaron la rugosidad más baja y las más altas durezas y hemocompatibilidad.