Investigación

 

Preparación de películas delgadas del sistema Ti–Al–O mediante rf–sputtering

 

J.A. Montes de Oca^a,b, J. Ceballos–Alvarezª, J. Galaviz–Pérezª, J.–P. Manaud^c, M. Lahaye^c, and J. Muñoz–Saldaña^d,e

 

ª Centro de Investigación en Ciencia Aplicada y Tecnología Avanzada del Instituto Politécnico Nacional, Unidad Altamira, Km 14.5 Carr. Tampico–Puerto industrial Altamira, 89600, Altamira, Tamaulipas, México. E–mail: jmontedeocav@ipn.mx

^b Centro de Investigación en Ciencia Aplicada y Tecnología Avanzada del Instituto Politécnico Nacional, Unidad Querétaro, Cerro Blanco 141, Col. Colinas del Cimatario, 76148, Querétaro, México.

^c Institut de Chimie de la matiére condensée de Bordeaux–Centre National de la Recherche Scientifique, Université Bordeaux I, 87, Av du Dr. Schweitzer, F–33608 Pessac–Cedex Francia. E–mail: manaud@icmcb–bordeaux.cnrs.fr

^d Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional Unidad Querétaro, Libramiento Norponiente #2000, fracc. Real de Junquilla, 76230 Santiago de Querétaro, Qro., México,

^e Centro de Investigación en Materiales Avanzados, S.C, Laboratorio Nacional de Nanotecnología. Miguel de Cervantes 120, Complejo Industrial Chihuahua, Chihuahua, 31109 México. E–mail: jmunoz@qro.cinvestav.mx

 

Recibido el 10 de marzo de 2009
Aceptado el 3 de marzo de 2010

 

Resumen

En el presente trabajo se sintetizaron películas delgadas del sistema Ti–Al–O mediante la técnica rf–sputtering sobre sustratos de vidrio y silicio (Si), usando blancos de compuestos intermetálicos de TiAl y Ti₃Al en una cámara con atmósfera de Ar–O₂. Las películas de Ti–Al–O fueron obtenidas variando parámetros experimentales, tales como el porcentaje de oxígeno alimentado a la cámara de reacción, la densidad de potencia del plasma y la temperatura del sustrato. Las películas depositadas sobre sustratos de vidrio fueron utilizadas para evaluar las propiedades ópticas, mientras que las películas crecidas sobre sustratos de Si fueron empleadas para determinar las propiedades mecánicas y morfológicas. La estructura cristalina, morfología, composición química y propiedades ópticas de las películas fueron evaluadas mediante difracción de rayos X (DRX), microscopía electrónica de barrido de alta resolución (MEB–AR), espectroscopia de electrones Auger (EEA) y espectroscopia UV visible (UV–VIS). El espesor de las películas fue evaluado usando un perfilómetro mecánico. La rugosidad y las propiedades mecánicas, tales como dureza y módulo de elasticidad reducido, fueron analizadas mediante microscopía de fuerza atómica (MFA) y nanoindentación, respectivamente.

Descriptores: Películas delgadas; rf–sputtering, sistema Ti–Al–O.

 

Abstract

In the present work Ti–Al–O thin films were synthesized by rf–sputtering technique on glass and silicon (Si) substrates using TiAl and Ti₃Al targets in a sputtering chamber with an Ar–O₂ atmosphere. Ti–Al–O thin films were obtained varying experimental parameters such as oxygen percent fed to the reaction chamber, plasma power density and substrate temperature. The films deposited on glass substrates were used to evaluate their optical properties, while those deposited on Si substrates were used to evaluate mechanical and morphological properties. The crystalline structure, morphology, chemical composition and optical properties of the films were evaluated by X–ray diffraction (XRD), high–resolution scanning electron microscopy (HR–SEM), Auger Electron Spectroscopy (AES) and Visible UV Spectroscopy (UV–VIS). Films thicknesses were measured using a profiler. The roughness and mechanical properties such as hardness and Young's modulus were analyzed by atomic force microscopy (AFM) and nanoindentation technique, respectively.

Keywords: Thin films; rf–sputtering, Ti–Al–O system.

 

PACS: 81.15.Cd

 

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Agradecimientos

Este trabajo fue apoyado por el Instituto Politécnico Nacional a través de la COFAA y de la SIP con los proyectos 2007–0618, 2008–0801 y 2009–0637. Uno de los autores desea reconocer al CONACYT y al programa PIFI del IPN por el estimulo económico otorgado.

 

Referencias

1. D.H. Kuo y K.H. Tzeng, Thin Solid Films 420–421 (2002) 497.        [ Links ]

2. B.E. Yoldas y T.W. O'Keefe, Applied Optics 18 (1979) 3133.        [ Links ]

3. L. Ketron, Bull.Am. Ceramics Society 68 (1989) 860.        [ Links ]

4. R. Soltani, H. Samadi, E. Garcia, y T.W. Coyle, Reporte escrito "Development of alternative TBC's for diesel engines" (2005).        [ Links ]

5. R. Zieris, Conferencia "Advancing the Science and Applying the Technology" (2003).        [ Links ]

6. D.H. Kuo y K.H. Tzeng, Thin Solid Films 460 (2004) 327.        [ Links ]

7. L. Duborg, R.S.Lima y C.Moreau, Surf. Coat. Technol. 201 (2006) 6278.        [ Links ]

8. M. Gell et al., Surf. Coat. Technol 146–147 (2001) 48.        [ Links ]

9. A. von Richthofen, R. Cremer, R. Domnick y D. Neuschutz, Thin Solid Films 315 (1998) 66.        [ Links ]

10. J. Musil, V. Satava, R. Cerstvy y P. Zeman, Surf Coat. Technol. 202 (2008) 6064.        [ Links ]

11. E. Traversa et al., J. Europ. Ceramic Soc. 19 (1999) 753.        [ Links ]

12. P. Vitanov et al., Solar Energy Materials and Solar Cells. 90 (2006) 2489.        [ Links ]

13. K. Das, P. Choudhury y S. Das, Phase Equilibria 23 (2002) 525.        [ Links ]

14. A. von Richthofen, R. Cremer, R. Domnick, y D. Neuschutz, J. Analyt. Chem. 358 (1997) 308.        [ Links ]

15. J.A. Galaviz Pérez, J.A. Montes de Oca, J.R. Vargas–García y H.J. Dorantes–Rosales, J. Alloys Comp. (2009) En curso de impresión.        [ Links ]

16. K. Wasa, M. Kitabake y H. Adachi, "Thin Films Materials Technology" (William Andrew Publishing, New York 2004), pp. 106.        [ Links ]

17. D.H. Kuo y W.R. Chen, Thin solid films 497 (2006) 65.        [ Links ]

18. S.–F. Wang, Y.–F. Hsu y Y.–Sh. Lee, Ceramics International 32 (2006) 121.        [ Links ]

19. P.Vitanov, A.Harizanova, C. Angelov y I. Petrov, Vacuum 76 (2004) 215.        [ Links ]