Orientador: Sergio Moehlecke / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-16T16:02:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Scarminio_Jair_D.pdf: 7527158 bytes, checksum: 6b295f968ea910233e8037427e3edee5 (MD5) Previous issue date: 1989 / Resumo: Fizemos um estudo da tensão mecânica (interna e térmica), falhas mecânicas e adesão, em filmes poli cristalinos de Nb/Pd depositados pelas técnicas de "sputtering" e evaporação. Observou-se que a tensão residual depende das condições de deposição, em especial da pressão do gás do plasma de argônio nos filmes obtidos por "sputtering" .Verificou-se também que padrões caracterizam as falhas por trincas e descolamentos, as quais ocorrem dependentemente dos parâmetros tensão residual, espessura do filme e adesão. Obteve-se ainda para estes filmes, as tensões de compressão críticas para a ocorrência de falhas por descolamentos. Com os resultados obtidos discutiu-se os modelos teóricos para a origem da tensão e falhas mecânicas em filmes finos. Um resumo atualizado das propriedades mecânicas destes materiais é também apresentado / Abstract: Stress (internal and thermal), mechanical failures and adhesion were studied for Nb/Pd polycrystalline films, deposited by sputtering and evaporation techniques. A dependence between residual stress and depositions conditions, mainly with the plasma pressure in sputtered films was observed. Specific patterns characterize the failures by cracking and buckling, with occur depending on residual stress film thickness and adhesion parameters. The critical compressive stress to failures by bucking in these films was obtained experimentally. Based on these results theoretical models of the origin of stress and of mechanical failures in thin films were discussed. An up-to-date abstract about the mechanical properties in these materials is also presented. / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientador: Lisandro Pavie Cardoso / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-03T14:48:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Chiaramonte_Thalita_M.pdf: 4831027 bytes, checksum: 32cfe64b3eb0e0ea61448b5fa3d8fda2 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Técnicas de Difração de Raios-X foram utilizadas com o objetivo de caracterizar as propriedades mecânicas de filmes finos e multicamadas de TiO2 e TiNxOy, com diferentes espessuras, crescidas por deposição química de organometálicos em fase vapor a baixa pressão (LP-MOCVD) sobre substratos de Si(001) e Al2O3(012) (safira). Foram realizadas experiências com refletometria de raios-X e microscopia de força atômica para uma inicial caracterização estrutural das amostras. O mapeamento do ângulo de Bragg com a medida do raio de curvatura do substrato permitiu a determinção da natureza e valor das tensões mecânicas geradas pela deposição dos filmes finos sobre os substratos. Para filmes finos de TiO2 e TiNO foram determinados valores de tensão da ordem de 109 e 1010 N/m2 , para substratos de Si(001) e Al2 O3(012), respectivamente. Tensões compressivas (amostras sobresafira) e compressivas passando para trativas (amostras sobre silício) com o aumento da espessura foram determinadas. No entanto, usando o método desenvolvido baseado na difração múltipla de raios-X (DM), tensões trativas (filmes de TiO2) e compressivas (TiNO) foram obtidas para as mesmas amostras sobre Si. A DM permitiu mostrar que a interface do filme/substrato torna-se mais imperfeita com o aumento da espessura dos filmes de (TiO2 e TiNO) e alcançam um valor de saturação para filmes acima de 150 ° A. Além disso, a caracterização da primeira estrutura epitaxial TiO2/TiNxOy(dopagem-d) depositada sobre TiO2(110) confirmou o crescimento epitaxial da amostra com boa qualidade de interfaces, permitiu determinar a espessura das camadas de TiO2 (850 ° A) e mostrou boa perfeição cristalina (largura mosaico de 15") na interface estrutura/substrato / Abstract: X-ray Diffraction techniques were used in this work aiming to characterize mechanical properties of TiO2 and TiNO multi-layers grown by LP-MOCVD with different thicknesses on Si(001) and Al2 O3(012) (sapphire) substrates. Measurements using x-ray reflectivity and atomic force microscopy provided the preliminary structural sample characterization. Bragg angle mapping via substrate curvature radius measurement allow the determination of the mechanical strain value and type induced during the film deposition process. Strain of the order of 109 and 1010 N/m2were obtained for TiO2 and TiNO films on Si(001) and Al2 O3(012), respectively. Compressive strain (samples on sapphire) and compressive turning to tensile as a function of the film thickness (samples on Si) were determined. However, by using the developed method based on x-ray multiple diffraction on the same samples on Si, tensile (TiO2) and compressive (TiNO) strains were obtained. The multiple diffraction allows to show that the film/substrate interface becomes more imperfect for thicker films (TiO2 and TiNO) and reaches a plateau (saturation) around 65" for film thickness above 150 ° A. Furthermore, the characterization of the first epitaxial structure Ti O2/TiNO(d-doping) on TiO2(110) has confirmed the epitaxial growth with good quality interfaces, has allowed to obtain the TiO2 layer thickness (850 ° A) and also, has shown good crystalline perfection (mosaic spread 15") of the structure/substrate interface / Mestrado / Física / Mestra em Física

A aplicação de filmes finos em diferentes setores da indústria tem aumentado consideravelmente nos últimos anos. Dentre os diversos tipos de revestimentos, filmes finos cerâmicos tem se destacado por melhorarem as propriedades mecânicas, tribológicas e superficiais dos componentes industriais. Dentre os mais variados filmes finos cerâmicos, o Nitreto de Titânio (TiN) é um dos mais conhecidos e aplicados. Caracteriza-se principalmente por possuir alta dureza, resistência à corrosão, estabilidade química e resistência ao desgaste. Essas e outras características são extremamente sensíveis ao processo e, principalmente, aos parâmetros de deposição. Entender a influência da variação dos parâmetros de deposição em busca de melhorar as propriedades é um dos desafios da Ciência e Engenharia de Superfícies. O objetivo deste trabalho é obter, caracterizar e avaliar as propriedades mecânicas e adesivas de filmes finos de TiN obtidos via deposição física a vapor (PVD, Physical Vapour Deposition). Os filmes foram depositados em substratos de alumínio AA 1000, utilizando a técnica Triodo Magnetron Sputtering. Variou-se o fluxo de N2 durante a deposição e comparou-se com a condição de fluxo de N2 constante, sendo verificada a viabilidade de produção de filmes funcionalmente gradados. Os filmes obtidos foram caracterizados por Nanoindentação instrumentada, Difração de Raios-X por ângulo rasante, Teste de riscamento (scratch test), TEM (Transmission Electron Microscopy), Microscopia de Varredura de Alta Emission Gun) e Ensaio de tração em escala reduzida. Como resultado, os filmes depositados com fluxo de N2 variável possuíram melhor comportamento mecânico/adesivo e quando comparados com os filmes depositados sob fluxo de N2 constante. Portanto, a obtenção de filmes finos de TiN gradados funcionalmente com propriedades superiores aos filmes finos de TiN obtidos de modo convencional é possível, e sua aplicação em diferentes áreas da indústria tendem a ser melhor exploradas. / The application of thin films in different industry sectors has increased considerably in recent years. Among the various types of coatings, thin ceramic films have been distinguished by improving the mechanical, tribological and surface properties of industrial components. Among the ceramic thin films, titanium nitride (TiN) is one of the most known and applied. It is characterized by its high hardness, corrosion resistance, chemical stability and wear resistance. These characteristics are extremely sensitive to the deposition process.Understanding the influence of the variation of deposition parameters to improve properties is one of the challenges of Surface Science and Engineering. The films were deposited on AA 1000 aluminum substrates by Triode Magnetron Sputtering. N2 flow was varied during deposition and compared to the constant N2 flow condition and the viability of production of functionally graded films was tested. The obtained films were characterized by instrumented Nanoindentation, Grazing Incidence X-Ray Diffraction (GIXRD), scratch test, TEM (Transmission Electron Microscopy), Field Emission Gun (FEG) and Tensile Test on a reduced scale. As a result, films deposited with variable N2 flow had better mechanical / adhesive behavior when compared to films deposited under constant N2 flow. Therefore, obtaining thin films of functionally graded TiN with properties superior to the TiN thin films obtained in conventional manner is possible, and their application in different areas of industry tend to be better explored.

Orientador: Fernando Alvarez / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica "Gleb wataghin" / Made available in DSpace on 2018-07-27T01:57:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 VictoriaBariani_NelsonMario_D.pdf: 1665987 bytes, checksum: 5d65095fcad002b22f78e84f8f200cee (MD5) Previous issue date: 2000 / 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 aplicações / Abstract: 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 applications / Doutorado / Física / Doutor em Ciências