Caracterización de películas delgadas de carburo de tungsteno (W–C) obtenidas por el método de co–sputtering

 

L. Yate, J. M. Caicedo¹, G. Zambrano¹, J. C. Caicedo², L. Ipaz², J. Muñoz³, C. Cortés⁴ y P. Prieto⁵

 

¹ Departamento de Física, Centro de Excelencia en Nuevos Materiales, Universidad del Valle Cali, Colombia.

² Escuela de Ingeniería de Materiales, Universidad del Valle Cali, Colombia.

³ CINVESTAV–IPN, Unidad Querétaro México.

⁴ Centro de Investigación e Innovación Tecnológica del Instituto Politécnico Nacional México, D. F.

⁵ Centro de Excelencia en Nuevos Materiales.

 

Recibido: 25 de noviembre de 2007.
Aceptado: 21 de agosto de 2008.

 

Abstract

Tungsten Carbide (W–C) thin films were obtained by R. F. (13.56 MHz) magnetron co–sputtering process in an argon background gas, from mosaic targets of carbon C (99.9%) and tungsten W (99.9%) with different W and C concentrations. Thin films were deposited at temperatures between 300 and 500 °C onto the silicon (100) and AISI D3 steel substrates. X–ray diffraction analysis shows the different hexagonal WC and orthorhombic W₂C subcarbide obtained phases, directly depending on tungsten concentration in the mosaic targets, and on the deposition temperature. Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) results of films deposited from different mosaic targets revealed the presence of a peak at 1730 cm^–1 associated to the C=O, carbonyls groups and a broad band centered near 1340 cm^–1 in which there are two modes of cubic and hexagonal phases of W–C at 1144 and 1220 cm^–1, respectively.

Keywords: Tungsten carbide; Magnetron sputtering; Co–sputtering.

 

Resumen

Se obtuvieron películas delgadas de carburo de tungsteno (W–C) por la técnica de deposición física de vapor con radiofrecuencia (RF – 13.56 MHz – magnetron co–sputtering) en gas argón a partir de un blanco compuesto de carbono C (99.9%) y tungsteno W (99.9%) con diferentes concentraciones de W y C. Las películas delgadas se depositaron a temperaturas en el rango de 300 a 500°C sobre substratos de silicio (100) y acero AISI D3. El análisis de difracción de rayos X mostró que se obtienen dos fases de W–C: carburo de tungsteno W–C hexagonal y subcarburo W₂C ortorrómbico. Estas fases dependen directamente de la concentración de tungsteno en el blanco compuesto y de la temperatura de deposición. Los resultados de espectroscopia de infrarrojo con transformada de Fourier de las películas depositadas a partir de diferentes blancos compuestos muestran la presencia de una banda de absorción a 1730 cm^–1 asociada con los grupos carbonilo (C=O) y una banda ancha cerca de 1340 cm^–1 en la cual hay dos modos de la fase cúbica y hexagonal del W–C en 1144 y 1220 cm^–1, respectivamente.

Palabras clave: Carburo de tugsteno; Erosión catódica con magnetron; co–erosión catódica.

 

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Agradecimientos

El presente trabajo fue apoyado por el Centro de Excelencia en Nuevos Materiales, CENM, bajo el contrato con Colciencias RC–043–2005.

 

Referencias

[1] B. M. Kramer, P. K. Judd., J Vac Sci Technol, 2439 (1985).         [ Links ]

[2] L. Minyoung. Metall Trans, A 14, 1625 (1983).         [ Links ]

[3] A. A. Voevodin, J.P. O'Neill, S.U. Prasad, J.S. Zabinski, J Vac Sci Technol, A 17, 986 (1999).         [ Links ]

[4] H. E. Exner., Int Metall Rev, 4, 149 (1979).         [ Links ]

[5] L. F. Matthesiss, D. R. Hamann, Phys Rev B, 30 1731 (1984).         [ Links ]

[6] CRC Materials science and engineering Handbook. (Boca Raton, London, New York, Washington D.C.. CRC Press 279, 2001).         [ Links ]

[7] M.R. Silverstein, G.C. Bassler, T. Morill, Spectrometric Identification of Organic Compounds, John Wiley and Sons, USA, 1991, chap. 3.         [ Links ]

[8] P. Hoffmann, H. Galindo, G. Zambrano, C. Rincón, P. Prieto, Materials Characterization 50, 255 (2003).         [ Links ]

[9] T. Okada, S. Yamada, Y. Takeuchi, T. Wada, J. Appl. Phys. 78, 7416 (1995).         [ Links ]