Estudo das propriedades físicas de nitreto de carbono amorfo obtido por deposição assistida por feixe de íons (IBAD)

Orientador: Fernando AlvarezTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica "Gleb wataghin"Resumo: Considero que este trabalho contribui na interpretação coerente de resultados espectroscópicos de XPS, UPS, IR, Raman e UV-VIS de um conjunto de mais de 80 filmes de a-C, a-C:H, a-CNxe a-CNx:H depositados por deposição assistida por feixe de íons (IBAD). A variação controlada de parâmetros como a [N], [H], temperatura, corrente e energia de íons incidentes, e pressões parciais dentro da câmara de deposição permitiu correlacionar estes parâmetros com variações na estrutura dos filmes obtidos evidenciadas nos espectros medidos. Também contribuiu a identificar para o material a-CNxa existência de uma mudança de estrutura para [N] ao redor de 20%, passando de um material duro, condutor, opaco e denso a outro mais mole, isolante, transparente e poroso. Se associou claramente esta mudança com o predomínio a baixa [N] de ambientes aromáticos planos, e o predomínio a altas [N] (>20 at.%) de ambientes não aromáticos fora do plano, com estrutura mais aberta e maior número de ligações terminais tipo C ºN. Se mostrou como os espectros XPS indicam claramente esta possibilidade, especificando componentes que apareciam confusas na literatura. Se desenvolveu uma explicação coerente dos espectros infravermelho e Raman para os materiais a-CNx e a-CNx:H, contribuindo para o esclarecimento dos equívocos encontrados na literatura a este respeito, motivados em parte pelo conhecido trabalho de Kaufman et al. Foram explicados também os efeitos devidos á presença de H nos filmes. O melhor conhecimento das características destes filmes auxilia para a implementação de eventuais aplicaçõesAbstract: I hope that this work contributes to a coherent interpretation of spectroscopic data from XPS, UPS, IR, Raman and UV-VIS spectra corresponding to more than 80 thin films of a-C, a-C:H, a-CNxand a-CNx:H deposited by ion beam assisted deposition (IBAD). The controlled variation of parameters as [N], [H], temperature, current and energy of the impinging ions and partial pressures inside the deposition chamber permitted to correlate this parameters with the modifications in the structure of the films, which became evident in the spectroscopic information. It also contributed to identify the existence of a structural change for a-CNx materials, that happens nearby a nitrogen concentration of 20 at. %, changing from a hard, conductive, dark and dense material to a soft, isolating, transparent and porous one. This changes were associated with a predominant presence of aromatic environments at low [N] and a predominance of out of plane, non-aromatic environments at high [N] (> 20 at. %), with a more opened structure, with the presence of terminal bondings like C º N. It was showed how the XPS spectra clearly indicate this possibility, identifying components that were obscurely interpreted in the literature. It was developed a coherent explanation for the infrared and Raman spectra of a-CNx and a-CNx:H materials, contributing to clarify some confusion encountered in the literature related to the interpretation and scope of Kaufman et al known work about symmetry breaking. The effects of the presence of H in the film were also explained. It is wished that a better understanding of the characteristics of these films could help on the implementation of useful applicationsDoutoradoFísicaDoutor em Ciência