Polimerização em plasmas de misturas de alguns hidrocarbonetos (C2H2 e C6H6) com N2 e gases nobres

AUTOR(ES)

Elidiane Cipriano Rangel

DATA DE PUBLICAÇÃO

1995

RESUMO

Filmes amorfos contendo carbono, hidrogênio e nitrogênio podem ser formados a partir de plasmas de descargas luminescentes de misturas de hidrocarbonetos com nitrogênio. Neste trabalho, os mecanismos de reação que ocorrem em plasmas de misturas de C2H2-N2-Ar-He e C6H6-N2-He são estudados. Espectroscopia de emissão óptica foi utilizada para caracterizar algumas espécies químicas de interesse presentes na descarga. Através de um método chamado actinométrico, o comportamento da concentração relativa de algumas espécies químicas da descarga foi estudado, de modo a entender melhor sua origem e seu papel na formação de outras espécies. Um método actinométrico transiente, baseado na interrupção do fluxo de um dos gases da alimentação do plasma e a subsequente observação das mudanças no ambiente da descarga com o tempo foi empregado. Através deste método pode ser estudada a importância de reações na fase gasosa e de reações plasma-superficie na determinação da composição de descargas luminescentes. As descargas foram produzidas em uma câmara de vácuo de aço inoxidável através da aplicação de radiofrequência (40 Mhz, 70W) entre dois eletrodos circulares e paralelos, internos à câmara. A injeção de gases na câmara foi controlada por fluxômetros de alta precisão. Através de uma janela de quartzo, onde um espectrômetro monocromador de alta resolução foi posicionado, o plasma pôde ser observado e os estudos espectroscópicos foram então desenvolvidos. Uma grande variedade de espécies químicas reativas foi observada na descarga e particular atenção foi dada às espécies CH e CN, possíveis precursores da- formação do filme. Observações do comportamento da concentração relativa da espécie CH mostraram que a geração desta espécie não é devida exclusivamente a fragmentação da molécula do acetileno por elétrons livres da descarga. Os resultados indicam que nitrogênio contribui para sua formação. Outro importante resultado obtido está relacionado com a formação de CN. Muito embora esta espécie seja gerada por reações na fase gasosa, reações plasma-superficie são de fundamental importância para sua produção na descarga. Um modelo para o mecanismo de formação de CN a partir da superfície do filme envolvendo metaestáveis do He é proposto a partir dos dados experimentais. A estrutura química dos filmes foi analisada através de espectroscopia infravermelha de transmissão. Nestes espectros fica evidente a incorporação de nitrogênio nos filmes quando N2 está presente na descarga, pelo aparecimento de bandas devidas a grupos amina e nitrila. Observou-se também, queda na densidade de ligações C - H na estrutura do filme à medida que a proporção de N2 foi aumentada na alimentação. Alguns mecanismos elementares de formação do filme envolvendo as espécies observadas espectroscopicamente na descarga são discutidos

ASSUNTO(S)

pecvd espectroscopia de plasma filmes finos polimerização em plasma espectroscopia de infravermelho

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