Estudio de los parámetros de crecimiento sobre las propiedades de recubrimientos Ag-DLC y Cr-DLC depositados por Magnetron Sputtering

Abstract

El presente trabajo tiene por objetivo construir y poner en operación un magnetron para blancos de 2” de diámetro con el fin de producir y estudiar las propiedades de películas delgadas a base de Plata y de Cromo inmersas en una matriz de carbon amorfo tipo diamante (Ag-DLC y Cr-DLC), mediante la técnica de magnetron sputtering. Las películas fueron depositadas sobre obleas de silicio de 2” de diámetro usando blancos de Ag y Cr con 99,99% de pureza. El estrés interno y la dureza de las películas fueron medidos con el sistema de curvatura de obleas de silicio y nanoindentación, respectivamente. La morfología y espesor de las películas fueron medidas por microscopia electrónica de barrido (MEB). La composición y estructura química fueron medidas por espectroscopia Auger y Raman, respectivamente. Los resultados para las películas de Ag-DLC muestran que las condiciones para obtener una alta dureza están asociadas a cambios en su composición química producto de la aplicación de un voltaje de bias al sustrato. Para el caso de películas de Cr-DLC, el estrés interno pasa de tracción (positivo) en ausencia de gas de acetileno, a compresivo (negativo) a medida que aumenta el flujo de gas de acetileno. Mientras que con el aumento del voltaje de bias, el estrés compresivo en películas de Cr-DLC aumenta en valor absoluto. Los resultados son explicados en términos de los efectos de los parámetros de deposición sobre la composición química y estructural en las películas de Ag-DLC y Cr-DLC.

The aim of this thesis is to set-up and put in operation a magnetron for targets of 2” diameter in order to produce metal-diamond like carbon (Me-DLC) films using the technique of magnetron sputtering. For this thesis were used targets of silver (Ag) and chromium (Cr) with 99.99% purity. Ag-DLC and Cr-DLC films have been deposited onto 2” diameter silicon wafers. The internal stress and the hardness of the films have been measured using the wafer curvature method and nanoindentation, respectively. The morphology and thickness of the films were measured by scanning electron microscopy (SEM). The composition and chemical structure were measured by Auger and Raman spectroscopy, respectively. The results for the Ag-DLC films show that the conditions to obtain a high hardness are associated to changes in their chemical composition product of the application of a bias voltage to the substrate. In the case of Cr-DLC films, internal stress passes from tensile (positive) in the absence of acetylene gas, to compressive (negative) as the acetylene gas flow increases. While with the increase of the bias voltage, the compressive stress in Cr-DLC films increases in absolute value. The results are explained in terms of the effects of the deposition parameters on the chemical and structural composition in Ag-DLC and Cr-DLC films.