Nanocaracterización mecánica de películas de Nitruro de Titanio (TiN) producidas por dos diferentes técnicas PAPVD.

Abstract

El interés en las propiedades mecánicas de capas finas a escalas nanoscópicas ha conducido a un proceso de competencia entre dos técnicas, nanoindentación por medio de durómetro convencional y nanoindentación por técnicas SPM. La nanoindentación ha extendido sus medidas a escalas tales como los submicrómetros teniendo en cuenta que el desarrollo y análisis de dichas medidas se hacen por medio de interpretación de datos de curvas de fuerza vrs desplazamiento. Por otro lado, por medio del SPM se ha desarrollado una técnica en el modo de microscopia de fuerzas, que depende de la interacción de fuerzas entre la punta de la sonda y la superficie de la muestra. Ambos métodos de medida dependen en gran parte de la poca fuerza que ejercen las puntas que indentan las muestras y pueden, en principio ser empleadas para determinar las propiedades mecánicas de las muestras estudiadas. Por lo tanto, las cargas usadas permiten medir las propiedades mecánicas de capas finas, trabajando en un régimen entre 1 y 10nm. Con la metodología implementada en el Laboratorio de Física del Plasma se midió nanodureza y módulo de Young de superficies de recubrimientos duros, utilizando un sistema de Microscopia de Barrido por sonda (SPM) el cual trabaja con la interacción entre la punta y muestra. El desarrollo de dicha metodología se fundamentó en el trabajo con el SPM en la técnica de Microscopia de Fuerza Atómica (AFM) en el modo de espectroscopía de fuerzas. Se crecieron capas de TiN en dos sistemas PAPVD variando distintos parámetros del proceso. Se compararon los datos obtenidos por el sistema de nanodurómetro comercial y los obtenidos por medio de la técnica AFM. El análisis de los datos proporcionados por esta técnica se fundamentó en el modelo de Oliver - Pharr y Sneddon. Se determinaron las propiedades elasto-plásticas de recubrimientos duros de capa fina de TiN permitiendo comparar los resultados obtenidos por los dos sistemas de medida de nanodureza (Texto tomado de la fuente)

Interest in thin films properties at nanometer scale has headed to a process of competition between two techniques, nanoindentation by conventional durometer and nanoindentation by SPM techniques. Nanoindentation has extended its measurements to submicrometer scales, taking into account that the development and analysis of those measurements are made by curves of force versus displacement interpretation. On the other hand, through SPM technique in the Microscopy Forces Mode has been performed, which depends on the interaction of forces between scan tip and sample surface. Both measurement methods depend largely on the low force that acts in the surface of the thin film, and they can be used to obtain hardness and mechanical properties of the analyzed samples. Therefore, the loads used allow measuring the mechanical properties of the thin films, working in a regimen of 1 – 10nm. With the methodology implemented in the Plasma Physic Laboratory, nano-hardness and Young’s modulus of hard thin films were measured, using a Scanning Probe Microscopy system (SPM), which works using the tip and sample interaction. The development of that methodology was based on the SPM’s work on the Atomic Force Microscopy (AFM) technique on the Forces Spectroscopy mode. Two different hard films were grown in two different PAPVD systems, changing different process parameters. A comparison between AFM and Nano-hard systems was performed. The analyses of the data given by this technique were established by Oliver - Pharr y Sneddon models. The elasto-plastic and mechanical properties of TiN films were determined, allowing a comparison of both hardness measurement results.