ProduÃÃo de filmes finos cristalinos de TiO2 em processos assistidos por plasma.

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2007

RESUMO

O diÃxido de titÃnio à um material usado em uma grande variedade de aplicaÃÃes comuns e de alta tecnologia. Tem sido intensamente investigado por suas excelentes propriedades Ãpticas, elÃtricas e quÃmicas, que o tornam apropriado para aplicaÃÃes como cÃlulas solares fotoquÃmicas, sensores de gases, filtros de interferÃncia dielÃtricas, etc. Neste trabalho à proposta a investigaÃÃo das melhores condiÃÃes para deposiÃÃo de filmes finos cristalinos de TiO2, preparado em baixas temperaturas (<150ÂC) por magnetron sputtering reativo sobre substratos de silÃcio tipo p. Para isso, o efeito da variaÃÃo dos parÃmetros de deposiÃÃo como distÃncia entre alvo e substrato, pressÃo total dos gases, concentraÃÃo de oxigÃnio na mistura Ar+O2 e polarizaÃÃo do substrato, nas caracterÃsticas dos filmes depositados foram estudadas e correlacionadas. à bem conhecido que altas temperaturas de processo favorecem a cristalizaÃÃo do filme. Todavia, temperaturas elevadas de deposiÃÃo podem induzir a degradaÃÃo das camadas estruturais promovendo reaÃÃes interfaciais, interdifusÃo e outros defeitos na formaÃÃo dos filmes. Estes problemas sÃo as razÃes principais para se explicar o baixo desempenho ou atà mesmo falha em alguns dispositivos fabricados. Neste trabalho foi demonstrado que à possÃvel a obtenÃÃo de filmes cristalinos crescidos por processos de sputtering em baixa temperatura, mediante o uso parÃmetros de deposiÃÃo especÃficos. Isto à muito importante quando filmes cristalinos devem ser crescidos sobre substratos sensÃveis a temperatura. A influÃncia do aquecimento do substrato, pela descarga de plasma, na cristalizaÃÃo dos filmes finos de TiO2 depositados em substratos nÃo aquecidos de silÃcio, foi estudada para diversos valores de distÃncia entre alvo e substrato e concentraÃÃo de oxigÃnio na mistura de gases. Os resultados mostram que a temperatura superficial do substrato durante o processo de deposiÃÃo à mais alta que a temperatura de substrato medida convencionalmente. A diferenÃa pode alcanÃar 75ÂC para deposiÃÃes usando oxigÃnio puro. A espessura, estrutura e morfologia superficial dos filmes foram analisadas utilizando-se perfilometria, difraÃÃo de raios x (XRD) e microscopia de forÃa atÃmica (AFM), respectivamente. Resultados de XRD revelam que quando depositado sem aquecimento o filme de TiO2 tende a ser amorfo ou na forma anatasio para as condiÃÃes normais de operaÃÃo do magnetron (pressÃo=0,7 Pa, potÃncia de 150W), dependendo da distÃncia entre alvo e substrato. Observou-se que a fase rutÃlio somente foi obtida em pressÃes reduzidas (<0,5 Pa) ou sob polarizaÃÃo do substrato. AlÃm disso, as medidas de AFM apontam para a formaÃÃo de filmes com superfÃcies bastante rugosas, quando o substrato foi polarizado com voltagens entre -50 V e -200 V, este à um fato interessante quando se deseja a aplicaÃÃo deste material como emissor de campo elÃtrico. Conclui-se que um controle rigoroso dos parÃmetros de deposiÃÃo e o uso da tÃcnica de espectrometria de massas promovem um mÃtodo eficiente para otimizaÃÃo dos compostos gerados na descarga e consequentemente condiÃÃes estÃveis de deposiÃÃo para o crescimento de filmes finos cristalinos de TiO2 em baixas temperaturas de deposiÃÃo.

ASSUNTO(S)

Ãxidos baixa temperatura tratamento de superfÃcies plasmas (fÃsica) cristalizaÃÃo filmes finos deposiÃÃo

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