Surface and interface of micro and nanostructured silicon films deposited on AISI D6 tool steel substrates by EB-PVD / Superfície e interface em filmes micro e nanoestruturados de silício depositadas por PVD em substratos de aço ferramenta D6

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2007

RESUMO

Neste trabalho é proposta a obtenção de filmes de silício aderentes às superfícies de substratos de aço-ferramenta AISI D6 e a caracterização de suas superfícies e interface filme-substrato. Os filmes de silício foram depositados nas superfícies polidas dos substratos metálicos por deposição física via fase vapor com vaporização do silício por feixe de elétrons (EB-PVD - Electron beam vaporization - Physical vapor deposition). Estes filmes foram depositados com espessuras pré-estabelecidas de aproximadamente 20, 100 e 500 nm, na temperatura de 200 oC. As superfícies dos filmes foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), para a análise da morfologia estrutural; por espectrometria por energia dispersiva de raios X (EDX), para a análise química semi-quantitativa; por difração de raios X (DRX), para a identificação de compostos cristalinos; por microscopia de força atômica (AFM - Atomic force microscopy), para a análise topográfica superficial (rugosidade) e espectroscopia Raman (RS - Raman spectroscopy), para análise das tensões residuais nos conjuntos filme-substrato. Os filmes e as interfaces filme-substrato foram analisadas por espectrometria de elétrons Auger (AES - Auger electron spectroscopy), em relação à variação da concentração atômica de silício. Os resultado das análises por MEV e AFM mostraram que os filmes depositados são nanoestruturados (espessuras de » 20 e 100nm) e microestruturados (espessura de 500 mm). As análises por AES mostraram que as espessuras dos filmes e das interfaces são proporcionais aos tempos de deposição. Os filmes depositados na temperatura de 200 oC mostraram a formação de interfaces diluídas por difusão atômica de silício substitucional termicamente ativada na estrutura cristalina do aço. No entanto, os resultados obtidos a partir das análises por espalhamento Raman para as tensões residuais determinadas, para este sistema filme-substrato, não são satisfatórios, provavelmente devido às anisotropias química e estrutural dos filmes e dos substratos. Os resultados indicaram as vantagens e as limitações das técnicas utilizadas para a caracterização destas superfícies e das interfaces filme-substrato.

ASSUNTO(S)

silício silicon space technology and engineering nanoestrutura high strengh steels filmes finos engenharia e tecnolocia espacial aços de alta resistência espectroscopia raman thin films nanostructure raman spectroscopy

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