Caracterización de películas de carbón crecidas por la técnica CVD

Abstract

Se diseño y construyó un reactor de filamento caliente (HF) para producir películas de carbón, por la técnica de Deposito Químico en Fase Vapor (CVD), empleando como sustrato láminas de Silicio. El reactor se ha diseñado de tal manera que posee un sistema de refrigeración interno y otro externo como protección. La caracterización de las películas de carbón se realizaron utilizando Difracción de Rayos X, Microscopía Electrónica de Barrido (SEM) y Microscopía de Fuerza Atómica (AFM), Espectroscopía Infrarroja por Trasformada de Fourier (FTIR) y Espectroscopía de Fotoelectrones por Rayos X (XPS); El objetivo del crecimiento de estas películas es mostrar que este reactor es viable para este tipo de estructuras de carbón donde se pueden obtener las diferentes fases alotrópicas, DLC y diamante. El análisis de las muestras de películas de carbón, mostró que bajo las condiciones de experimentación, el control del sistema de vacío y la relación CH4/H2 es fundamental para obtener películas de mejor calidad cristalina. El control preciso de las etapas iniciales de crecimiento determinan las fases alotrópicas presentes en las películas de carbón. También se requiere de un filamento de punto de fusión alto un apantallamiento del mismo para que su evaporación no interfiera en el crecimiento de las películas. En las primeras etapas del depósito se encontró la presencia de SiO2 debido a la deficiencia del sistema de vació en la evaluación del O2. También se observo la presencia de carburos, seguidas de una capa amorfa de DLC (Texto tomado de la fuente)

It was designed and constructed a reactor of hot filament(HF) to produce carbon films by means of chemical vapor deposition(CVD) using silicon as substrate. The reactor was designed in such a way that it has an internal cooling system and other external as a protection. The characterization of the carbon film was made using X-ray diffraction ( XRD), Electronic Microscopy scanner (SEM), atomic force microscopy (AFM), infrared spectroscopy by Fourier transform(FTIR) and X-ray photoemission Spectroscopy(XPS). The purpose of growing this films is to show that it is possible to obtain in this reactor the different allotropic phases of carbon, among them DLC and diamond. The carbon films analysis showed that under the experimental conditions, the control vacuum system and the ratio CH4 /H2 is fundamental to obtain films of better crystal quality. An accurate control of the first stages of the growth determined the allotropic phases in the carbon films. It is also necessary a filament with a high fusion temperature and a system to avoid that the filament vapors interfere with the film growth. It was found that in the firs stages of the deposition the SiO2 was observed due to the deficiency of the vacuum system to eliminate the O2, it was also observed the presence of carbide followed by an amorphous layer (DLC).