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Ver el documento (formato PDF)   Reinoso, María Elba.  "Depósito y caracterización de películas de carbono amorfo con incorporación de silicio"  (2004)
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
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Resumen:
Las múltiples aplicaciones tecnológicas de las películas de Carbono amorfo (a-C) lo convirtieron , desde su descubrimiento, en un interesante tema de estudio. Se trata de un material de alta dureza, buen aislante eléctrico que presenta una excelente adherencia sobre una amplia variedad de materiales y es altamente resistente al desgaste. Sin embargo, muchas de sus propiedades no son estables térmicamente: al ser sometido a temperaturas mayores que 450 °C el material se convierte paulatinamente en grafito microcristalino y pierde gran parte de sus propiedades tecnológicamente interesantes. A causa de esto se ha intentado encontrar otros materiales que superen estas dificultades. En este trabajo nos ocuparemos de películas amorfas de Carbono-Silicio. Algunas investigaciones que involucraron el análisis de la región de la interfase C-Si en peliculas de a-C depositadas sobre Si cristalino, sugirieron que la incorporación de Silicio podría aportar estabilidad térmica a las películas de a-C. En este trabajo se presentan los resultados del depósito de películas amorfas de C-Si (a-SixC1-x con 0 ≤ x ≤ 0,5) utilizando un método novedoso que permite obtener un filme de espesor del orden del micrómetro, homogéneo, con la composición C-Si que se desee, sobre diferentes sustratos. Se ha utilizado un haz de iones de alta energía (30 keV) generado a partir de una mezcla de gases metano y silano. Los materiales obtenidos han sido caracterizados en función de la composición del depósito mediante las técnicas de XPS, espectroscopia Raman, espectroscopia por aniquilación de positrones y EELS, a fin de caracterizar su microestructura. Se han realizado mediciones de dureza, adherencia y resistencia al desgaste para conocer las propiedades mecánicas del material y se ha estudiado la evolución de la estructura y las propiedades al ser sometido a altas temperaturas (hasta 900 °C) en vacío. Se han realizado simulaciones numéricas por Dinámica Molecular del depósito de átomos de C sobre Si y diamante a bajas energías (hasta 100 eV), para analizar la formación de la interfase C-Si y la evolución de la estructura con la temperatura. Se ha concluido que el material depositado presenta una mayor estabilidad térmica conforme se incrementa la cantidad de Silicio incorporada. Sin embargo, esto resulta en desmedro de la dureza de las películas depositadas. De esto se desprende que el compromiso estabilidad-térmica/dureza debe ser analizado en témiinos de la aplicación prevista para el material.

Abstract:
Amorphous carbon has attracted much attention since its discovery because of its great number of useful properties which make it suitable for many technological applications. This is a hard material, which shows excellent adherence on several substrates. It is electrically insulating and it presents high wear resistance. However, it graphitizes when it is thermally annealed at temperatures higher than 450 °C when some of the most interesting properties are lost. In order to solve this problem other materials have been studied. Different analyses of the C-Si interface have pointed out that a material containing Silicon and Carbon could be more thermally stable. In this work we present our research on Carbon-Silicon amorphous films (a-SixC1-x con 0 ≤ x ≤ 0,5) introducing a new method to obtain amorphous Si-C films (thickness c.a. 1 μm) with different composition on several substrates, by using a high-energy ion beam (30 keV) produced by Methane and Silane. The microstructure of the obtained materials has been characterized by XPS, Raman spectroscopy, positron annihilation spectroscopy and EELS. So as to characterize its mechanical properties, indentation hardness measurements and adherence and wear resistance tests have been performed. Microstructure and mechanical properties have been evaluated after thermal annealing (up to 900 °C), in order to test the thermal stability of the films. Molecular Dynamics simulations were used to investigate the low-energy (100 eV) deposition of C atoms on Silicon and diamond. The interface region and structure behavior during therrnal annealing were analyzed. We concluded that the thermal stability increases with Silicon content in a-SixC1-x films while hardness and wear resistance decrease. However, it has been proved that they are more thermally stable than a-C. As a result, the more convenient composition has to be chosen regarding the use of the coating.

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Registro:
Título : Depósito y caracterización de películas de carbono amorfo con incorporación de silicio     =    Deposition and characterization of silicon-incorporated amorphous carbon films
Autor : Reinoso, María Elba
Director : Huck, Hugo
Director Asistente : Halac, Emilia B.
Año : 2004
Editor : Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
Filiación : Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Departamento de Física
Comisión Nacional de Energía Atómica (CONEA)
Grado obtenido : Doctor en Ciencias Físicas
Ubicación : Preservación - http://digital.bl.fcen.uba.ar/gsdl-282/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=tesis&d=Tesis_3750_Reinoso
Idioma : Español
Area Temática : Física / Física de los Materiales
Palabras claves : CARBONO AMORFO; SILICIO; HAZ DE IONES DE ALTA ENERGIA; ESTRUCTURA; ESTABILIDAD TERMICA; AMORPHOUS CARBON; SILICON; HIGH-ENERGY IONS BEAM; STRUCTURE; THERMAL STABILITY
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