Producción y caracterización de películas de TiN/TiC por PAPVD por arco pulsado variando la temperatura del sustrato

Abstract

Las bicapas de TiN/TiC se depositaron utilizando la técnica de deposición en fase vapor asistido por plasma (PAPVD)-Arco Pulsado, variando la temperatura del sustrato en valores de 85-100-115◦C. Los recubrimientos se analizaron por medio de Dispersi´on de Fotoelectrones de Rayos X (XPS)), Difracción de Rayos X (XRD) y simulados por Teoría de Funcionales de Densidad (DFT) por el método Hartree Fock no restringido. A partir del tratamiento de las se˜nales de los espectros angostos de XPS y los patrones de XRD, se determin´o la formación de los compuestos TiN (Nitruro de Titanio), TiC (Carburo de Titanio) con grupo espacial fm-3m correspondiente a las fases FCC de los compuestos sintetizados. A través de DFT se analizó la población de cargas de Mulliken y la densidad total de electrones, la formación de enlaces entre los elementos en la intercara llevan a la formación del compuesto TiCN y fue observada la neutralidad eléctrica y estabilidad energética. En la simulación se encontró las anomalías en las esquinas de las estructuras debidas al efecto borde, idealidad en la simulación y a la no inclusión de esfuerzos internos intr´ınsecos al proceso de crecimiento. El comportamiento tribol´ogico fue investigado utilizando la técnica de Ball on Disc (CSEM Tribometer) utilizando los parámetros estándar (10cm/s de velocidad, distancia 100m y 1N de carga (Texto tomado de la fuente)

TiN/TiC bilayers were deposited using pulsed arc plasma assisted physical vapor deposition technique, varying substrate temperature from 85 - 100 to 115 ◦C. the thin films were analyzed by X-Ray photoelectron spectroscopy (XPS), X-Ray diffraction (XRD) and simulated by Density functional theory (DFT), using the unrestricted Hartree Fock method. From the XPS signal processing of the narrow spectra, the formation titanium nitride (TiN), titanium carbide (TiC) with spatial group fm-3m were observed, corresponding to the FCC crystalline structure of the synthesized compound. Trough DFT Mulliken population charge and electron total density were analyzed. Bond formation between elements in the interface leads to titanium carbonitride (TiCN) formation. Electrical neutrality and energetic stability was observed. Anomalies on the corners of the structure were found in the simulation due to process ideality and the miss-inclusion of internal strains intrinsic to the deposition process. The tribological behavior was investigated by ball on disc technique (CSEM Tribometer) with the standard parameters (10 cm/s speed, 100 m distance and 1 N load).